JP6228619B2 - Demineralized and freshwater remineralized by adding calcium carbonate solution to soft water - Google Patents

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Description

本発明は、水処理の分野に、さらに詳細には水の再ミネラル化の方法およびこのような方法での炭酸カルシウムの使用に関する。   The present invention relates to the field of water treatment, and more particularly to methods of water remineralization and the use of calcium carbonate in such methods.

飲用水は不足してきている。水が豊富な国々でも、すべての水源および貯水池が飲用水の生産に好適なわけではなく、今日の水源の多くは、水質の劇的な劣化に脅かされている。飲用目的に使用する供給水は当初、主に地表水および地下水であった。しかし、海水、塩水、汽水、廃水および汚染流出水の処理は、環境上および経済上の理由でさらに重要性を増している。   Drinking water is running short. Even in water-rich countries, not all water sources and reservoirs are suitable for drinking water production, and many of today's water sources are threatened by dramatic degradation of water quality. The water used for drinking purposes was initially primarily surface water and groundwater. However, the treatment of seawater, saltwater, brackish water, wastewater and contaminated effluent is becoming more important for environmental and economic reasons.

飲用用途として海水または汽水から水を回収するために、乾燥地域、海岸領域および海島にとってかなり重要である複数の方法が公知であり、このような方法には、蒸留、電解ならびに浸透または逆浸透方法が含まれる。このような方法によって得られる水は、pH緩衝塩が不足しているために、非常に硬度が低く、低いpH値を有し、このため反応性が高い傾向があり、処理しなければ従来のパイプラインで輸送する間に重大な腐食に関する問題を生じるおそれがある。このほかに、未処理脱塩水は、飲用水源としては直接使用できない。望ましくない物質のパイプラインシステム内での溶解を防止するために、水道、たとえば管および弁の腐食を回避するために、ならびに水の口当たりを良くするために、水に無機物を再添加することが必要である。   Several methods are known for recovering water from seawater or brackish water for drinking use, which are of considerable importance for dry areas, coastal areas and sea islands, such as distillation, electrolysis and osmosis or reverse osmosis methods. Is included. The water obtained by such a method has a very low hardness due to the lack of pH buffer salts, has a low pH value, and therefore tends to be highly reactive, and if not treated, conventional water Serious corrosion problems can occur during transportation in the pipeline. In addition, untreated demineralized water cannot be used directly as a drinking water source. In order to prevent dissolution of undesirable substances in the pipeline system, to avoid corrosion of waterworks, such as pipes and valves, and to improve the mouthfeel of water, re-adding minerals to water is necessary.

水の再ミネラル化に主に使用される従来の方法は、二酸化炭素の石灰溶解および石灰石床濾過である。他のより一般的でない再ミネラル化方法には、たとえば水和石灰および炭酸二ナトリウムの添加、硫酸カルシウムおよび重炭酸ナトリウムの添加、またはジクロロカルシウムおよび重炭酸ナトリウムの添加が含まれる。   Conventional methods mainly used for water remineralization are lime dissolution of carbon dioxide and limestone bed filtration. Other less common remineralization methods include, for example, the addition of hydrated lime and disodium carbonate, the addition of calcium sulfate and sodium bicarbonate, or the addition of dichlorocalcium and sodium bicarbonate.

石灰による方法は、CO酸性化水による処理を包含し、以下の反応が関与している:
Ca(OH)+2CO→Ca2++2HCO
The lime method involves treatment with CO 2 acidified water and involves the following reactions:
Ca (OH) 2 + 2CO 2 → Ca 2+ + 2HCO 3

上の反応スキームから推測されるように、再ミネラル化のために1当量のCa(OH)をCa2+および重炭酸塩に変換するには、2当量のCOが必要である。この方法は、アルカリ性水酸化物イオンを緩衝種HCOに変換するために、2当量のCOの添加に依存している。水の再ミネラル化では、総重量に基づいて0.1から0.2重量%の、一般に石灰水と呼ばれるカルシウムジヒドロキシド飽和溶液を石灰乳(通常、最大限で5重量%)より調製する。ゆえに石灰乳の石灰水を生成するための飽和器を使用しなければならず、再ミネラル化の目標レベルを達成するために大量の石灰水が必要である。この方式のさらなる欠点は、水和石灰が腐食性であり、適切な取扱いおよび特定の装置を必要とすることである。このほかに、水和石灰の軟水への添加が十分に制御されていないと、石灰の緩衝特性が存在しないために、望ましくないpH変化が引き起こされることがある。 As inferred from the above reaction scheme, 2 equivalents of CO 2 are required to convert 1 equivalent of Ca (OH) 2 to Ca 2+ and bicarbonate for remineralization. This method relies on the addition of 2 equivalents of CO 2 to convert alkaline hydroxide ions to the buffer species HCO 3 . In water remineralization, 0.1 to 0.2% by weight of a calcium dihydroxide saturated solution commonly referred to as lime water, based on the total weight, is prepared from lime milk (usually at most 5% by weight). Therefore, a saturator to produce lime milk lime water must be used, and a large amount of lime water is required to achieve the target level of remineralization. A further disadvantage of this scheme is that hydrated lime is corrosive and requires proper handling and specific equipment. In addition, if the addition of hydrated lime to soft water is not well controlled, undesirable pH changes may be caused due to the lack of lime buffering properties.

石灰石床濾過の方法は、軟水を粒状石灰石床に通過させて炭酸カルシウムを水流に溶解させるステップを含む。石灰石にCO酸性化水を接触させることにより:
CaCO+CO+HO→Ca2++2HCO
に従って、水がミネラル化される。
The method of limestone bed filtration includes passing soft water through a granular limestone bed to dissolve calcium carbonate in the water stream. By contacting the CO 2 acidified water limestone:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca 2+ + 2HCO 3
According to this, water is mineralized.

石灰による方法とは異なり、再ミネラル化のために1当量のCaCOをCa2+および重炭酸塩に変換するには、1当量のみのCOが化学量論的に必要である。その上、石灰石は腐食性ではなく、CaCOの緩衝特性のために、pHの大きな変化は防止される。 Unlike the lime method, only one equivalent of CO 2 is stoichiometrically required to convert one equivalent of CaCO 3 to Ca 2+ and bicarbonate for remineralization. Moreover, limestone is not corrosive and large changes in pH are prevented due to the buffering properties of CaCO 3 .

石灰と比較して炭酸カルシウムを使用することの1つのさらなる利点は、炭酸カルシウムの二酸化炭素のフットプリントが非常に低いことである。炭酸カルシウム1トンを生産するためにはCOが75kg放出されるのに対して、石灰1トンの生産にはCOが750kg放出される。ゆえに石灰の代わりに炭酸カルシウムを使用することによって、環境上の利益がいくつか与えられる。 One further advantage of using calcium carbonate compared to lime is that the carbon dioxide footprint of calcium carbonate is very low. 75 kg of CO 2 is released to produce 1 ton of calcium carbonate, whereas 750 kg of CO 2 is released to produce 1 ton of lime. Thus, the use of calcium carbonate instead of lime provides some environmental benefits.

しかし、粒状炭酸カルシウムの溶解速度は非常に低く、この方法にはフィルタが必要である。このことによりこのフィルタにはかなり大きな設置面積が生じ、石灰石床濾過システムのために大きなプラント表面積が必要とされる。   However, the dissolution rate of granular calcium carbonate is very low and this method requires a filter. This creates a fairly large footprint for this filter and requires a large plant surface area for the limestone bed filtration system.

石灰乳または石灰のスラリを使用する水の再ミネラル化は、US7,374,694およびEP0520826に記載されている。US5,914,046は、パルス化石灰石床を使用する流出排出物中の酸性度を低下させる方式について記載している。   Remineralization of water using lime milk or lime slurry is described in US 7,374,694 and EP 0520826. US 5,914,046 describes a method for reducing acidity in effluent effluents using pulsed limestone beds.

米国特許第7,374,694号明細書US Pat. No. 7,374,694 欧州特許第0520826号明細書European Patent No. 0520826 米国特許第5,914,046号明細書US Pat. No. 5,914,046

このため、水の再ミネラル化のための公知の方法の欠点を考慮すると、本発明の目的は、水の再ミネラル化のための代わりのまたは改良された方法を提供することである。   Thus, in view of the shortcomings of known methods for water remineralization, the object of the present invention is to provide an alternative or improved method for water remineralization.

本発明の別の目的は、腐食性化合物を必要とせず、このため堆積の危険が回避され、耐食性装置が不要となり、プラントで働く人々に安全な環境を提供する、水の再ミネラル化方法を提供することである。石灰方法による今日の水再ミネラル化と比較したときに、環境に優しく、少ない量の二酸化炭素を必要とする方法を提供することも望ましい。   Another object of the present invention is a water remineralization method that does not require corrosive compounds, thus avoiding the risk of deposition, eliminates the need for corrosion resistant equipment, and provides a safe environment for people working in the plant. Is to provide. It would also be desirable to provide a method that is environmentally friendly and requires a small amount of carbon dioxide when compared to today's water remineralization by the lime method.

本発明の別の目的は、無機物の量を必要とされる量に調整することができる、水の再ミネラル化方法を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a method for remineralizing water in which the amount of mineral can be adjusted to the required amount.

本発明の別の目的は、より小さい再ミネラル化ユニットを使用できるようにする、石灰石を使用した再ミネラル化方法を提供すること、またはたとえば石灰方法と比較して、より少量の再ミネラル化化合物を使用できるようにする再ミネラル化方法を提供することである。石灰石床濾過の方法よりも小さいプラント面積で運用できる方法を提供することも望ましい。   Another object of the present invention is to provide a method of remineralization using limestone that allows the use of smaller remineralization units, or a smaller amount of remineralization compound compared to, for example, the lime method. It is to provide a remineralization method that can be used. It would also be desirable to provide a method that can be operated with a smaller plant area than the method of limestone bed filtration.

本出願人は、解決策として、微粒子化炭酸カルシウムスラリを注入することによる脱塩水および淡水の再ミネラル化の方法について記載している、未公開の欧州特許出願第10172771.7号を知っているが、上述および他の目的は、(a)供給水を提供するステップ、(b)炭酸カルシウムの水溶液であって、溶解炭酸カルシウムおよびこれの反応種を含む炭酸カルシウム溶液を提供するステップおよび(c)ステップ(a)の供給水およびステップ(b)の炭酸カルシウムの水溶液を合せるステップを含む、水の再ミネラル化方法を提供することによって解決される。   The applicant knows as a solution an unpublished European patent application 10172771.7 which describes a method of demineralized and freshwater remineralization by injecting a finely divided calcium carbonate slurry. However, the above and other objects include: (a) providing feed water; (b) providing an aqueous solution of calcium carbonate, the solution comprising dissolved calcium carbonate and a reactive species thereof; and (c) This is solved by providing a water remineralization method comprising combining the feed water of step (a) and the aqueous solution of calcium carbonate of step (b).

本発明の別の態様により、水の再ミネラル化のための溶解炭酸カルシウムおよびこれの反応種を含む炭酸カルシウムの水溶液の使用が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided the use of an aqueous solution of calcium carbonate containing dissolved calcium carbonate and its reactive species for remineralization of water.

本発明の方法を行うために使用できる装置のスキームを示す。1 shows a scheme of an apparatus that can be used to perform the method of the present invention. 本発明の別の実施形態を示す。3 illustrates another embodiment of the present invention.

本発明の有利な実施形態は、相当する従属請求項で定義されている。   Advantageous embodiments of the invention are defined in the corresponding dependent claims.

一実施形態により、溶液中の炭酸カルシウムの濃度は、溶液の総重量に基づいて、0.1から1g/L、好ましくは0.3から0.8g/L、より好ましくは0.5から0.7g/Lである。   According to one embodiment, the concentration of calcium carbonate in the solution is 0.1 to 1 g / L, preferably 0.3 to 0.8 g / L, more preferably 0.5 to 0, based on the total weight of the solution. 0.7 g / L.

別の実施形態により、ステップb)の炭酸カルシウムの水溶液の調製に使用する炭酸カルシウムは、0.1から100μmの、0.5から50μmの、1から15μmの、好ましくは2から10μmの、最も好ましくは3から5μmの重量中央粒径d50を有し、または炭酸カルシウムは1から50μmの、2から20μmの、好ましくは5から15μmの、最も好ましくは8から12μmの重量中央粒径d50を有する。炭酸カルシウム粒子は、摩擦に基づく技法、たとえば湿式または乾式条件下のどちらかでの製粉または粉砕によって得ることができる。しかし、他のいずれかの好適な方式、たとえば沈降、超臨界溶液の急速膨張、スプレードライ、天然起源の砂または泥の分級または分画、水の濾過、ゾル−ゲル方法、スプレー反応合成、火炎合成または液体泡合成によって、炭酸カルシウム粒子を生産することも可能である。 According to another embodiment, the calcium carbonate used in the preparation of the aqueous solution of calcium carbonate in step b) is 0.1 to 100 μm, 0.5 to 50 μm, 1 to 15 μm, preferably 2 to 10 μm, most preferably has a weight median particle size d 50 of 5μm from 3 or calcium carbonate is 50μm from 1, of 20μm from 2, preferably from 15μm to 5, most preferably from 8 12 [mu] m of the weight median particle size d 50, Have The calcium carbonate particles can be obtained by friction-based techniques such as milling or grinding under either wet or dry conditions. However, any other suitable method such as sedimentation, rapid expansion of supercritical solutions, spray drying, classification or fractionation of naturally occurring sand or mud, water filtration, sol-gel method, spray reaction synthesis, flame It is also possible to produce calcium carbonate particles by synthesis or liquid foam synthesis.

本発明の好ましい実施形態により、ステップb)の炭酸カルシウムの水溶液は、以下の:
A)第1のステップで炭酸カルシウムの水性懸濁物を調製して、第2のステップで:(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸、もしくは(iii)酸のいずれかを炭酸カルシウムに導入するステップ、または
B)第1のステップで:(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸もしくは(iii)酸のいずれかを炭酸カルシウムの溶液の調製に使用される水に導入して、次に第2のステップで、乾燥形のもしくは懸濁物のどちらかの炭酸カルシウムを水に導入するステップ、または
C)炭酸カルシウムの懸濁物および(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸もしくは(iii)酸のいずれかを導入するステップ
の1つによって調製される。
According to a preferred embodiment of the present invention, the aqueous solution of calcium carbonate of step b) is:
A) Prepare an aqueous suspension of calcium carbonate in the first step and in the second step: (i) any of the carbon dioxide generating compound, (ii) the carbon dioxide generating compound and acid, or (iii) any of the acids B) In the first step: (i) preparation of a solution of a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and either an acid or (iii) a calcium carbonate And then in a second step, introducing either dry form or suspension of calcium carbonate into water, or C) a suspension of calcium carbonate and (i It is prepared by one of the steps of introducing a) a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and either an acid or (iii) an acid.

本発明の目的のために、「二酸化炭素発生化合物」という用語は、気体状二酸化炭素、液体二酸化炭素、固体二酸化炭素、二酸化炭素を含有する気体、すなわち少なくとも1つの気体および二酸化炭素の混合物、ならびに熱処理または化学処理時に二酸化炭素を放出する化合物を包含する。好ましくは、二酸化炭素発生化合物は、二酸化炭素および他の気体との気体状混合物、たとえば燃焼工程もしくは焼成工程などの工業工程から排出された二酸化炭素含有排煙であり、または二酸化炭素発生化合物は気体状二酸化炭素である。二酸化炭素および他の気体の気体状混合物を使用する場合、ここで二酸化炭素は8から約99体積%の範囲で、好ましくは10から25体積%の範囲で、たとえば20体積%存在する。   For the purposes of the present invention, the term “carbon dioxide generating compound” refers to gaseous carbon dioxide, liquid carbon dioxide, solid carbon dioxide, a gas containing carbon dioxide, ie a mixture of at least one gas and carbon dioxide, and Includes compounds that release carbon dioxide upon heat or chemical treatment. Preferably, the carbon dioxide generating compound is a gaseous mixture of carbon dioxide and other gases, such as carbon dioxide containing flue gas discharged from an industrial process such as a combustion process or a calcination process, or the carbon dioxide generating compound is a gas Carbon dioxide. When using a gaseous mixture of carbon dioxide and other gases, the carbon dioxide is now present in the range of 8 to about 99% by volume, preferably in the range of 10 to 25% by volume, for example 20% by volume.

本発明で使用する酸は、好ましくは硫酸、塩酸、亜硫酸、リン酸から成る群より選択される酸であり、好ましくは硫酸またはリン酸である。   The acid used in the present invention is preferably an acid selected from the group consisting of sulfuric acid, hydrochloric acid, sulfurous acid and phosphoric acid, preferably sulfuric acid or phosphoric acid.

また別の実施形態により、炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの総重量に基づいて、0.02から2.5重量%の、0.05から1.5重量%のまたは0.1から0.6重量%のHCl不溶分含有率を有する。また別の実施形態により、炭酸カルシウムは、粉砕炭酸カルシウム、修飾炭酸カルシウムもしくは沈降炭酸カルシウムまたはこれの混合物である。   According to yet another embodiment, the calcium carbonate is 0.02 to 2.5 wt%, 0.05 to 1.5 wt%, or 0.1 to 0.6 wt%, based on the total weight of calcium carbonate. % HCl insoluble content. According to yet another embodiment, the calcium carbonate is ground calcium carbonate, modified calcium carbonate or precipitated calcium carbonate or a mixture thereof.

一実施形態により、ステップb)の溶液は、マグネシウム、カリウムまたはナトリウムを含有する無機物、好ましくは炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、たとえばドロマイト質石灰石、石灰質ドロマイト、ドロマイトまたは半焼成ドロマイト、焼成ドロマイトなどの酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸水素カリウムまたは炭酸水素ナトリウムをさらに含む。   According to one embodiment, the solution of step b) is oxidized with minerals containing magnesium, potassium or sodium, preferably magnesium carbonate, calcium carbonate, such as dolomite limestone, calcareous dolomite, dolomite or semi-calcined dolomite, calcined dolomite, etc. Further included is magnesium, magnesium sulfate, potassium bicarbonate or sodium bicarbonate.

別の実施形態により、ステップb)の溶液は、ステップb)での使用前に新たに調製される。また別の実施形態により、ステップb)の溶液の調製からステップc)におけるステップa)の供給水およびステップb)の溶液を合せるまでの期間は、48時間未満、24時間未満、12時間未満、5時間未満、2時間未満または1時間未満である。また別の実施形態により、ステップb)の溶液は、飲用水の国内ガイドラインによって規定された微生物学的品質要求事項を満足する。   According to another embodiment, the solution of step b) is freshly prepared before use in step b). According to another embodiment, the time period from the preparation of the solution of step b) to the combined water of step a) and the solution of step b) in step c) is less than 48 hours, less than 24 hours, less than 12 hours, Less than 5 hours, less than 2 hours or less than 1 hour. According to yet another embodiment, the solution of step b) meets the microbiological quality requirements defined by the drinking water national guidelines.

一実施形態により、得られた再ミネラル化水は、15から200mg/Lの、好ましくは30から150mg/Lの、最も好ましくは100から125mg/Lの、または15から100mg/Lの、好ましくは20から80mg/Lの、最も好ましくは40から60mg/Lの炭酸カルシウムとしてのカルシウム濃度を有する。   According to one embodiment, the remineralized water obtained is 15 to 200 mg / L, preferably 30 to 150 mg / L, most preferably 100 to 125 mg / L, or 15 to 100 mg / L, preferably It has a calcium concentration as calcium carbonate of 20 to 80 mg / L, most preferably 40 to 60 mg / L.

別の実施形態により、得られた再ミネラル化水は、5から25mg/Lの、好ましくは5から15mg/Lの、最も好ましくは8から12mg/Lのマグネシウム濃度を有する。また別の実施形態により、再ミネラル化水は、5.0NTUより低い、1.0NTUより低い、0.5NTUより低いまたは0.3NTUより低い濁度値を有する。また別の実施形態により、再ミネラル化水は、−1から2の、好ましくは−0.5から0.5の、最も好ましくは−0.2から0.2のランゲリア飽和指数を有する。また別の実施形態により、再ミネラル化水は5未満の、好ましくは4未満の、最も好ましくは3未満のシルト密度指数SDI15を有する。また別の実施形態により、再ミネラル化水は、4未満の、好ましくは2.5未満の、最も好ましくは2未満―の膜ファウリング指数MFI0.45を有する。 According to another embodiment, the resulting remineralized water has a magnesium concentration of 5 to 25 mg / L, preferably 5 to 15 mg / L, most preferably 8 to 12 mg / L. According to yet another embodiment, the remineralized water has a turbidity value below 5.0 NTU, below 1.0 NTU, below 0.5 NTU or below 0.3 NTU. According to another embodiment, the remineralized water has a Langeria saturation index of -1 to 2, preferably -0.5 to 0.5, most preferably -0.2 to 0.2. According to another embodiment, the remineralized water has a silt density index SDI 15 of less than 5, preferably less than 4, and most preferably less than 3. According to yet another embodiment, the remineralized water has a membrane fouling index MFI 0.45 of less than 4, preferably less than 2.5, most preferably less than 2.

一実施形態により、供給水は、脱塩された海水、汽水もしくは塩水、処理済み廃水または地下水、地表水もしくは降雨などの天然水である。   According to one embodiment, the feed water is demineralized sea water, brackish or salt water, treated waste water or ground water, natural water such as surface water or rainfall.

一実施形態により、再ミネラル化水は、供給水とブレンドされる。別の実施形態により、方法は粒子除去ステップをさらに含む。   According to one embodiment, the remineralized water is blended with the feed water. According to another embodiment, the method further comprises a particle removal step.

一実施形態により、方法は、(d)再ミネラル化水のアルカリ度、総硬度、導電率、カルシウム濃度、pH、CO濃度、総溶解固形分および濁度を含む群より選択される、再ミネラル化水のパラメータ値を測定するステップ、(e)測定したパラメータ値を所定のパラメータ値と比較するステップならびに(f)測定したパラメータ値と所定のパラメータ値との間の差に基づいた量の炭酸カルシウムを提供するステップをさらに含む。別の実施形態により、所定のパラメータ値はpH値であって、pH値は5.5から9、好ましくは7から8.5である。 According to one embodiment, the method comprises (d) remineralized water selected from the group comprising alkalinity, total hardness, conductivity, calcium concentration, pH, CO 2 concentration, total dissolved solids and turbidity. Measuring a parameter value of mineralized water; (e) comparing the measured parameter value with a predetermined parameter value; and (f) an amount based on a difference between the measured parameter value and the predetermined parameter value. The method further includes providing calcium carbonate. According to another embodiment, the predetermined parameter value is a pH value, which is from 5.5 to 9, preferably from 7 to 8.5.

一実施形態により、微粒子化炭酸カルシウムは水の再ミネラル化に使用され、再ミネラル化水は、飲用水、水泳用プールの水などのレクリエーション用水、加工用途のための工業用水、灌漑水または帯水層もしくは井戸灌養用の水から選択される。   According to one embodiment, micronized calcium carbonate is used for water remineralization, which can be used for recreational water such as drinking water, swimming pool water, industrial water for processing applications, irrigation water or belts. Selected from water for aquifer or well irrigation.

「溶解炭酸カルシウムおよび反応種」は、本発明の意味では、平衡条件にて溶解したCOの量に応じて、以下の物質およびイオン:炭酸カルシウム(CaCO)、カルシウムイオン(Ca2+)、重炭酸イオン(HCO )、炭酸イオン(CO 2−)、炭酸(HCO)ならびに溶解COを含むことが理解される。 “Dissolved calcium carbonate and reactive species” means, in the sense of the present invention, the following substances and ions: calcium carbonate (CaCO 3 ), calcium ions (Ca 2+ ), depending on the amount of CO 2 dissolved at equilibrium conditions, It is understood to include bicarbonate ions (HCO 3 ), carbonate ions (CO 3 2− ), carbonate (H 2 CO 3 ) and dissolved CO 2 .

「アルカリ度(TAC)」という用語は、本発明で使用する場合、溶液が酸を炭酸塩または重炭酸塩の当量点まで中和する能力の尺度である。アルカリ度は、溶解した塩基の化学量論的和に等しく、CaCOとしてmg/Lで規定される。アルカリ度は滴定装置によって測定され得る。 The term “alkalinity (TAC)” as used in the present invention is a measure of the ability of a solution to neutralize an acid to the equivalent point of carbonate or bicarbonate. The alkalinity is equal to the stoichiometric sum of dissolved base and is defined as mg / L as CaCO 3 . Alkalinity can be measured by a titrator.

本発明の目的のために、「カルシウム濃度」という用語は、溶液中の総カルシウム含有量を指し、Ca2+またはCaCOとしてmg/lで規定される。カルシウム濃度は滴定装置によって測定され得る。 For the purposes of the present invention, the term “calcium concentration” refers to the total calcium content in the solution and is defined in mg / l as Ca 2+ or CaCO 3 . The calcium concentration can be measured by a titrator.

「導電率」は、本発明の意味では、測定した水が塩、イオンまたは不純物をどれだけ含まないかという指標として使用される;水が純粋であるほど、導電率はより低くなる。導電率は、導電率計によって測定することができ、S/mで規定される。   “Conductivity” is used in the sense of the present invention as an indicator of how much measured water does not contain salt, ions or impurities; the purer the water, the lower the conductivity. The conductivity can be measured by a conductivity meter and is defined in S / m.

「粉砕炭酸カルシウム(GCC)」は、本発明の意味では、大理石、チョークまたは石灰石もしくはドロマイトを含む天然源から得られた炭酸カルシウムである。カルサイトは、無機炭酸塩であり、炭酸カルシウムの最も安定な多形である。炭酸カルシウムの他の多形は、無機物のアラゴナイトおよびバテライトである。アラゴナイトは380から470℃にてカルサイトに変化し、バテライトはなおさらに安定性が低い。粉砕炭酸カルシウムは、たとえばサイクロンによって、湿式および/または乾式で粉砕、ふるい分けおよび/または分画などの処理によって処理される。粉砕炭酸カルシウムがカルサイト石灰石の場合にように、定義されたマグネシウム濃度を本来含有できることは、当業者に公知である。   “Grinded calcium carbonate (GCC)” in the sense of the present invention is calcium carbonate obtained from natural sources including marble, chalk or limestone or dolomite. Calcite is an inorganic carbonate and is the most stable polymorph of calcium carbonate. Other polymorphs of calcium carbonate are inorganic aragonite and vaterite. Aragonite changes to calcite at 380 to 470 ° C. and vaterite is still less stable. The ground calcium carbonate is treated, for example, with a cyclone, by wet and / or dry milling, sieving and / or fractionation. It is known to those skilled in the art that a defined magnesium concentration can be inherently contained, as in the case where the ground calcium carbonate is calcite limestone.

「ランゲリア飽和指数(LSI)」という用語は、本発明で使用する場合、水性液体がスケール形成性である傾向、または腐食性である傾向を表し、正のLSIはスケール形成性傾向を示し、負のLSIは腐食性の特性を示す。したがって平衡したランゲリア飽和指数、すなわちLSI=0は、水性液体が化学的平衡にあることを意味する。LSIは以下のように計算する:
LSI=pH−pH
式中、pHは、水性液体の実際のpH値であり、pHは、CaCO飽和の水性液体のpH値である。pHは、以下のように概算できる:
pH=(9.3+A+B)−(C+D)
式中、Aは水性液体中に存在する総溶解固形分(TDS)の数値指標であり、Bは水性液体の温度の数値指標(K)であり、Cは水性液体のカルシウム濃度の数値指標(CaCOのmg/l)およびDは水性液体中のアルカリ度の数値指標(CaCOのmg/l)である。パラメータAからDは、以下の等式を使用して決定される:
A=(log10(TDS)−1)/10
B=−13.12×log10(T+273)+34.55
C=log10[Ca2+]−0.4
D=log10(TAC)
式中、TDSは総溶解固形分(mg/l)であり、Tは温度(℃)であり、[Ca2+]は水性液体のカルシウム濃度(CaCOのmg/l)およびTACは水性液体のアルカリ度(CaCOのmg/l)である。
The term “Langeria saturation index (LSI)” as used in the present invention refers to the tendency of aqueous liquids to be scale-forming or corrosive, with positive LSIs indicating a tendency to scale-forming and negative. This LSI exhibits corrosive properties. Thus, an equilibrium Langerian saturation index, LSI = 0, means that the aqueous liquid is in chemical equilibrium. The LSI calculates as follows:
LSI = pH-pH s
Where pH is the actual pH value of the aqueous liquid and pH s is the pH value of the CaCO 3 saturated aqueous liquid. The pH s can be estimated as follows:
pH s = (9.3 + A + B)-(C + D)
Where A is a numerical index of total dissolved solids (TDS) present in the aqueous liquid, B is a numerical index (K) of the temperature of the aqueous liquid, and C is a numerical index of the calcium concentration of the aqueous liquid ( CaCO 3 mg / l) and D are numerical indicators of the alkalinity in the aqueous liquid (CaCO 3 mg / l). Parameters A through D are determined using the following equation:
A = (log 10 (TDS) -1) / 10
B = -13.12 × log 10 (T + 273) +34.55
C = log 10 [Ca 2+ ] −0.4
D = log 10 (TAC)
Where TDS is the total dissolved solids (mg / l), T is the temperature (° C.), [Ca 2+ ] is the calcium concentration of the aqueous liquid (CaCO 3 mg / l) and TAC is the aqueous liquid Alkalinity (CaCO 3 mg / l).

「シルト密度指数(SDI)」という用語は、本発明で使用する場合、水中の微粒子状物質の量を指し、逆浸透またはナノ濾過システムのファウリング傾向と相関している。SDIはたとえば、水を208.6kPaの一定の印加水圧にて通過させるときの、0.45μm膜フィルタの目詰まり率から計算できる。SDI15値は、水を208.6kPaの一定の印加水圧にて15分間通過させるときの、膜フィルタの目詰まり率から計算される。通例、スパイラル型逆浸透は5未満のSDIを必要とし、中空繊維逆浸透システムは3未満のSDIを必要とする。 The term “silt density index (SDI)” as used in the present invention refers to the amount of particulate matter in the water and correlates with the tendency to reverse osmosis or fouling of nanofiltration systems. The SDI can be calculated from, for example, the clogging rate of a 0.45 μm membrane filter when water is passed at a constant applied water pressure of 208.6 kPa. The SDI 15 value is calculated from the clogging rate of the membrane filter when water is passed for 15 minutes at a constant applied water pressure of 208.6 kPa. Typically, spiral-type reverse osmosis requires less than 5 SDIs and hollow fiber reverse osmosis systems require less than 3 SDIs.

「修正ファウリング指数」という用語は、本発明で使用する場合、懸濁物質の濃度を指し、水の逆浸透またはナノ濾過膜を目詰まりさせる傾向を予測するための、SDIよりも正確な指数である。MFIを決定するために使用できる方式は、15分の濾過期間にわたって30秒ごとに体積を記録することを除いて、SDIの場合と同じであり得る。MFIは、t/VをVに対してプロットするときに(tは、体積V(リットル)を収集するための時間(秒)である。)、曲線の直線部の傾きとして、グラフを使って得ることができる。1未満のMFI値は約3未満のSDI値に相当し、コロイド状および微粒子状ファウリングを制御するのに十分な低さであると見なすことができる。   The term “modified fouling index” as used in the present invention refers to the concentration of suspended matter and is an index more accurate than SDI for predicting the tendency to reverse water osmosis or clog nanofiltration membranes. It is. The scheme that can be used to determine the MFI can be the same as for SDI, except that the volume is recorded every 30 seconds over a 15 minute filtration period. MFI uses a graph as the slope of the linear part of the curve when t / V is plotted against V (t is the time (seconds) to collect volume V (liter)). Can be obtained. An MFI value of less than 1 corresponds to an SDI value of less than about 3 and can be considered low enough to control colloidal and particulate fouling.

限外濾過(UF)膜をMFI測定に使用する場合、指数は、0.45μm膜フィルタを使用する場合のMFI0.45と対比して、MFI−UFと呼ばれる。 When using an ultrafiltration (UF) membrane for MFI measurements, the index is called MFI-UF, as opposed to MFI 0.45 when using a 0.45 μm membrane filter.

本発明の目的では、「微粒子化された」という用語は、マイクロメートル範囲の粒径、たとえば0.1から100μmの粒径を指す。微粒子化粒子は、摩擦に基づく技法、たとえば湿式または乾式条件下のどちらかでの製粉または粉砕であり得る。しかし、他のいずれかの好適な方式、たとえば沈降、超臨界溶液の急速膨張、スプレードライ、天然起源の砂または泥の分級または分画、水の濾過、ゾル−ゲル方法、スプレー反応合成、火炎合成または液体泡合成によって、微粒子化粒子を生産することも可能である。   For the purposes of the present invention, the term “micronized” refers to particle sizes in the micrometer range, for example 0.1 to 100 μm. Micronized particles can be friction based techniques such as milling or grinding under either wet or dry conditions. However, any other suitable method such as sedimentation, rapid expansion of supercritical solutions, spray drying, classification or fractionation of naturally occurring sand or mud, water filtration, sol-gel method, spray reaction synthesis, flame It is also possible to produce micronized particles by synthesis or liquid foam synthesis.

本明細書を通して、炭酸カルシウム生成物の「粒径」は、粒径の分布によって示される。値dは、粒子のx重量%の直径がd未満である直径を表す。このことは、d20という値はすべての粒子の20重量%がこの値より小さい粒径であること、およびd75という値はすべての粒子の75重量%がこの値より小さい粒径であることを意味する。このためd50という値は、重量中央粒径であり、すなわちすべての粒の50重量%がこの粒径よりも大きいまたは小さい。本発明の目的では、粒径は別途指摘しない限り、重量中央粒径d50として規定される。0.5μmを超えるd50を有する粒子の重量中央粒径d50値を決定するためには、マイクロメリティックス社、米国によるセディグラフ5100装置を使用できる。 Throughout this specification, the “particle size” of the calcium carbonate product is indicated by the particle size distribution. The value d x represents the diameter where the x wt% diameter of the particle is less than d x . This means that a value of d 20 means that 20% by weight of all particles are smaller than this value, and a value of d 75 means that 75% by weight of all particles are smaller than this value. Means. For this reason, the value d 50 is the weight median particle size, ie 50% by weight of all the grains is larger or smaller than this particle size. For purposes of the present invention, the particle size is defined as the weight median particle size d 50 unless otherwise indicated. To determine the weight median particle size d 50 value of particles having a d 50 of greater than 0.5 μm, a Sedigraph 5100 device from Micromeritics, USA can be used.

「沈降炭酸カルシウム(PCC)」は、本発明の意味では、水性環境における二酸化炭素と石灰との反応後の沈降によって、または水中でのカルシウムおよび炭酸塩源の沈降によって、または溶液からのカルシウムおよび炭酸イオン、たとえばCaClおよびNaCOの沈降によって一般に得られる、合成物質である。沈降炭酸カルシウムは、3つの主な結晶形:カルサイト、アラゴナイトおよびバテライトで存在し、各結晶形には多くの異なる多形(晶癖)がある。カルサイトは、偏三角面(S−PCC)、斜方六面形(R−PCC)、六方柱状晶、卓面体晶、コロイド状(C−PCC)、立方晶および柱状方晶(P−PCC)などの代表的な晶癖を有する三方晶構造を有する。アラゴナイトは、双晶六方柱状結晶の晶癖、ならびに細長柱状、湾曲ブレード状、鋭錐状、チゼル形状結晶、分枝樹およびサンゴまたは蠕虫様形状の多様な組合せを有する、斜方晶構造である。 “Precipitated calcium carbonate (PCC)” means, in the sense of the present invention, by sedimentation after the reaction of carbon dioxide and lime in an aqueous environment, or by sedimentation of calcium and carbonate sources in water, or calcium from solution and A synthetic material generally obtained by precipitation of carbonate ions such as CaCl 2 and Na 2 CO 3 . Precipitated calcium carbonate exists in three main crystal forms: calcite, aragonite and vaterite, with each crystal form having many different polymorphs (crystal habits). Calcite is a trigonal plane (S-PCC), rhombohedral (R-PCC), hexagonal columnar crystal, table crystal, colloidal (C-PCC), cubic and columnar tetragonal (P-PCC). And a trigonal crystal structure having a typical crystal habit. Aragonite is an orthorhombic structure with twinning hexagonal columnar crystal habits and various combinations of elongated columnar, curved blades, sharp cones, chisel crystals, branched trees and coral or worm-like shapes .

「修飾炭酸カルシウム」は、本発明の意味では、天然炭酸カルシウムを25℃にて2.5以下のpKを有する1つ以上の酸およびインサイチューで生成されるおよび/または外部源から供給される気体状COと、場合により、少なくとも1つのケイ酸アルミニウムならびに/または少なくとも1つの合成シリカならびに/または少なくとも1つのケイ酸カルシウムならびに/または少なくとも1つの1価塩のケイ酸塩、たとえばケイ酸ナトリウムおよび/もしくはケイ酸カリウムおよび/もしくはケイ酸リチウムならびに/または少なくとも1つの水酸化アルミニウムならびに/または少なくとも1つのケイ酸ナトリウムおよび/もしくはカリウムの存在下で反応させる方法によって得られる、表面反応天然炭酸カルシウムである。表面反応天然炭酸カルシウムの調製に関するさらなる詳細事項は、WO00/39222およびUS2004/0020410A1に開示され、これらの参考文献の内容はこれにより、本特許出願に含まれる。 "Modified calcium carbonate" is in the sense of the present invention there is provided a natural calcium carbonate of one or more acid and and / or an external source is generated in situ with 2.5 following pK a at 25 ° C. Gaseous CO 2 and optionally at least one aluminum silicate and / or at least one synthetic silica and / or at least one calcium silicate and / or at least one monovalent salt silicate, eg silicic acid Surface-reacted natural carbonic acid obtained by a method of reacting in the presence of sodium and / or potassium silicate and / or lithium silicate and / or at least one aluminum hydroxide and / or at least one sodium and / or potassium silicate It is calcium. Further details regarding the preparation of surface-reacted natural calcium carbonate are disclosed in WO 00/39222 and US 2004 / 0020410A1, the contents of these references are hereby included in this patent application.

本発明の目的のために、「スラリ」は、不溶性固形分および水ならびに場合によりさらなる添加剤を含み、通常、大量の固形分を含有し、このためスラリが形成された液体よりも粘性であり、一般に高密度である。   For the purposes of the present invention, a “slurry” contains insoluble solids and water and optionally further additives and usually contains a large amount of solids and is therefore more viscous than the liquid from which the slurry was formed. Generally, it is dense.

「再ミネラル化」という用語は、本発明で使用する場合、口当たりの良い水を得るために、無機物を全くまたは十分な量で含有していない水へ無機物を回復させることを指す。再ミネラル化は、少なくとも炭酸カルシウムを処理される水に添加することによって達成できる。場合により、たとえば健康に関連した利益のために、または一部の必須無機物および微量元素を適切に摂取できるようにするために、さらなる物質を炭酸カルシウムに混入または混合して、次に再ミネラル化方法の間に水に添加してもよい。ヒトの健康および飲用水の品質に関する国内ガイドラインに従って、再ミネラル化生成物は、マグネシウム、カリウムまたはナトリウムを含有する追加の無機物、たとえば炭酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムまたは必須微量元素を含有する他の無機物を含み得る。   The term “remineralization” as used in the present invention refers to restoring minerals to water that does not contain any or sufficient amounts of minerals in order to obtain palatable water. Remineralization can be achieved by adding at least calcium carbonate to the treated water. In some cases, additional substances can be mixed or mixed with calcium carbonate and then remineralized, for example for health-related benefits or to allow proper intake of some essential minerals and trace elements. It may be added to water during the process. In accordance with national guidelines on human health and drinking water quality, remineralized products may contain additional minerals containing magnesium, potassium or sodium, such as magnesium carbonate, magnesium sulfate, potassium bicarbonate, sodium bicarbonate or essential trace elements. Other inorganic materials containing can be included.

本発明の目的では、炭酸カルシウムの溶液は、視覚的に透明な溶液を生成するように、すべてまたはほとんどすべてのCaCOが溶解されている、溶媒中の炭酸カルシウムの透明溶液を意味する。溶媒は、好ましくは水である。 For purposes of the present invention, a solution of calcium carbonate means a clear solution of calcium carbonate in a solvent in which all or almost all of the CaCO 3 is dissolved to produce a visually clear solution. The solvent is preferably water.

「総溶解固形分(TDS)」という用語は、本発明で使用する場合、液体中の、分子、イオン化または微粒子状(コロイド状ゾル)懸濁形の無機および有機物質すべてを合せた含有量の尺度である。一般に、操作上の定義は、固形分は開口サイズが2マイクロメートルのふるいによる濾過の後に十分に残存するほど小さくなければならないということである。総溶解固形分は、導電率計によって評価することができ、mg/Lで規定される。   The term “total dissolved solids (TDS)” as used in the present invention is the combined content of all inorganic and organic substances in liquid, molecular, ionized or particulate (colloidal sol) suspension form. It is a scale. In general, the operational definition is that the solids must be small enough to remain after filtration through a 2 micron sieve sieve size. Total dissolved solids can be assessed by a conductivity meter and is defined in mg / L.

「濁度」は、本発明の意味では、一般に裸眼では見えない個々の粒子(懸濁固形分)によって引き起こされる、流体の曇りまたは濁りを示す。濁度の測定は、水質の主要な試験であり、比濁計を用いて行うことができる。本発明で使用するような較正済み比濁計による濁度の単位は、比濁計濁度単位(NTU)として規定される。   “Turbidity” in the sense of the present invention refers to the cloudiness or turbidity of a fluid caused by individual particles (suspended solids) that are generally invisible to the naked eye. Turbidity measurement is a major test of water quality and can be performed using a turbidimetric meter. The unit of turbidity with a calibrated nephelometer as used in the present invention is defined as a nephelometer turbidity unit (NTU).

水を再ミネラル化するための本発明の方法は、(a)供給水を提供するステップ、(b)溶解炭酸カルシウムおよびこれの反応種を含む、炭酸カルシウムの水溶液を提供するステップ、ならびに(c)ステップa)の供給水とステップb)の炭酸カルシウム水溶液を合せるステップを含む。   The method of the present invention for remineralizing water comprises (a) providing feed water, (b) providing an aqueous solution of calcium carbonate comprising dissolved calcium carbonate and its reactive species, and (c ) Including the step of combining the feed water of step a) with the aqueous calcium carbonate solution of step b)

本発明の方法で使用される供給水は、各種の供給源から得られる。本発明の方法によって処理される供給水は好ましくは、脱塩された海水、汽水もしくは塩水、処理済み廃水または地下水、地表水もしくは降雨などの天然水である。   The feed water used in the method of the present invention is obtained from various sources. The feed water treated by the method of the present invention is preferably desalted sea water, brackish water or salt water, treated waste water or natural water such as ground water, surface water or rainfall.

本発明の一実施形態により、供給水を前処理することができる。前処理は、たとえば供給水が地表水、地下水または雨水から得られる場合に必要であり得る。たとえば飲用水ガイドラインを達成するには、たとえば有機物または好ましくない無機物などの汚染物質を除去するために、化学的または物理的技法を使用して水を処理する必要がある。たとえばオゾン処理を第1の前処理ステップとして使用して、第2の処理ステップとしての凝固、凝集またはデカンテーションを続けることができる。たとえばFeClSOもしくはFeClなどの鉄(III)塩、またはAlCl、Al(SOもしくはポリアルミニウムなどのアルミニウム塩は、凝集剤として使用され得る。凝集した物質は、たとえばサンドフィルタまたは多層フィルタによって供給水から除去することができる。供給水を前処理するために使用され得るさらなる水精製方法は、たとえばEP1975310、EP1982759、EP1974807またはEP1974806に記載されている。 According to one embodiment of the present invention, the feed water can be pretreated. Pretreatment may be necessary, for example, when the feed water is obtained from surface water, ground water or rain water. For example, to achieve drinking water guidelines, it is necessary to treat the water using chemical or physical techniques, for example to remove contaminants such as organics or undesirable inorganics. For example, ozone treatment can be used as the first pretreatment step, followed by solidification, aggregation or decantation as the second treatment step. For example, iron (III) salts such as FeClSO 4 or FeCl 3 , or aluminum salts such as AlCl 3 , Al 2 (SO 4 ) 3 or polyaluminum can be used as flocculants. Agglomerated material can be removed from the feed water by, for example, a sand filter or a multilayer filter. Further water purification methods that can be used for pretreatment of the feed water are described, for example, in EP 1975310, EP 1982759, EP 1974807 or EP 1974806.

本発明の別の例示的な実施形態により、海水または汽水は、最初に外洋採取または井戸などの地下採取によって海からポンプでくみ上げられ、次にふるい、沈降分離または砂除去処理などの物理的前処理を受ける。必要とされる水質に応じて膜上の潜在的なファウリングを減少させるために、凝固および凝集などの追加の処理ステップが必要であり得る。前処理済みの海水または汽水は次に、たとえば多段フラッシュ、多重効用蒸留または限外濾過もしくは逆浸透などの膜濾過を用いて蒸留されて、微粒子および溶解物質が除去され得る。   According to another exemplary embodiment of the present invention, seawater or brackish water is first pumped from the sea by open sea sampling or subsurface sampling such as wells, and then physically prior to sieving, sedimentation or sand removal treatment, etc. Get processed. Additional processing steps such as coagulation and agglomeration may be required to reduce potential fouling on the membrane depending on the water quality required. The pretreated seawater or brackish water can then be distilled using, for example, multistage flash, multi-effect distillation or membrane filtration such as ultrafiltration or reverse osmosis to remove particulates and dissolved material.

ステップb)の炭酸カルシウムの水溶液は、好ましくは以下のステップ:
A)第1のステップで炭酸カルシウムの水性懸濁物を調製して、第2のステップにおいて:(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸、もしくは(iii)酸のいずれかを炭酸カルシウムに導入するステップ、または
B)第1のステップで:(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸もしくは(iii)酸のいずれかを炭酸カルシウムの溶液の調製に使用される水に導入して、次に第2のステップで、乾燥形の、もしくは懸濁物としてのどちらかで炭酸カルシウムを水に導入するステップ、または
C)炭酸カルシウムの懸濁物および(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸もしくは(iii)酸のいずれかを導入するステップ
の1つによって調製された。
The aqueous solution of calcium carbonate in step b) is preferably the following steps:
A) Prepare an aqueous suspension of calcium carbonate in the first step and in the second step: (i) any of the carbon dioxide generating compound, (ii) the carbon dioxide generating compound and acid, or (iii) any of the acids B) In the first step: (i) preparation of a solution of a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and either an acid or (iii) a calcium carbonate And then in a second step, introducing calcium carbonate into the water, either in dry form or as a suspension, or C) a suspension of calcium carbonate and Prepared by one of the steps of (i) introducing a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and either an acid or (iii) an acid. .

使用する二酸化炭素発生化合物は、気体状二酸化炭素、液体二酸化炭素、固体二酸化炭素および二酸化炭素を含有する気体の中から選択され、好ましくは、二酸化炭素発生化合物は、二酸化炭素および他の気体の気体状混合物、たとえば燃焼工程もしくは焼成工程などの工業工程から排出された二酸化炭素含有排煙であり、または二酸化炭素発生化合物は気体状二酸化炭素である。二酸化炭素および他の気体の気体状混合物を使用する場合、ここで二酸化炭素は8から約99体積%の範囲で、好ましくは10から25体積%の範囲で、たとえば20体積%存在する。   The carbon dioxide generating compound used is selected from gaseous carbon dioxide, liquid carbon dioxide, solid carbon dioxide and a gas containing carbon dioxide, preferably the carbon dioxide generating compound is carbon dioxide and other gaseous gases Or a carbon dioxide-containing flue gas discharged from an industrial process such as a combustion process or a calcination process, or the carbon dioxide generating compound is gaseous carbon dioxide. When using a gaseous mixture of carbon dioxide and other gases, the carbon dioxide is now present in the range of 8 to about 99% by volume, preferably in the range of 10 to 25% by volume, for example 20% by volume.

気体状二酸化炭素は貯蔵タンクから取得することができ、貯蔵タンク内で気体状二酸化炭素は液相中に保持されている。二酸化炭素の消費速度および環境に応じて、極低温タンクまたは従来の断熱タンクのどちらかが使用され得る。液体二酸化炭素は、空気加熱気化器または電気もしくは蒸気ベース気化システムを用いて気体状二酸化炭素に変換することができる。必要ならば、たとえば圧力降下弁を使用することによって、注入前に気体状二酸化炭素の圧力を低下させることができる。   Gaseous carbon dioxide can be obtained from the storage tank, and the gaseous carbon dioxide is retained in the liquid phase in the storage tank. Depending on the consumption rate of carbon dioxide and the environment, either a cryogenic tank or a conventional insulated tank can be used. Liquid carbon dioxide can be converted to gaseous carbon dioxide using an air heated vaporizer or an electric or vapor based vaporization system. If necessary, the pressure of the gaseous carbon dioxide can be reduced prior to injection, for example by using a pressure drop valve.

気体状二酸化炭素を制御速度にて供給水流中に注入し、水流中で二酸化炭素気泡の分散体を形成して、水流中に気泡を溶解させることができる。たとえば二酸化炭素の供給水への溶解は、透過物/蒸留物における開始CO濃度、最終目標pH値(過剰のCO)および最終目標カルシウム濃度(添加されたCaCO)によって、40から60mg/lの流量にて供給水流を提供することによって促進することができる。 Gaseous carbon dioxide can be injected into the feed water stream at a controlled rate to form a dispersion of carbon dioxide bubbles in the water stream to dissolve the bubbles in the water stream. For example, the dissolution of carbon dioxide in the feed water will depend on the starting CO 2 concentration in the permeate / distillate, the final target pH value (excess CO 2 ) and the final target calcium concentration (added CaCO 3 ), 40-60 mg / This can be facilitated by providing a feed water stream at a flow rate of l.

例示的な実施形態により、二酸化炭素は、炭酸カルシウム溶液の調製に使用される水中の乱流領域に導入され、乱流領域では、たとえばパイプラインにおける制限によって乱流を生成することができる。たとえば二酸化炭素は、パイプライン内に配置されたベンチュリの喉部に導入され得る。ベンチュリの喉部におけるパイプラインの断面積の狭窄によって、乱流エネルギーが発生して、二酸化炭素を比較的小さい気泡に分裂させて、このことによって二酸化炭素の溶解が促進される。一実施形態により、二酸化炭素は圧力下で水流中に導入される。本発明の別の実施形態により、炭酸カルシウム溶液の調製に使用される水への二酸化炭素の溶解は、スタティックミキサによって促進される。   According to an exemplary embodiment, carbon dioxide is introduced into a turbulent region of water used to prepare the calcium carbonate solution, where turbulent flow can be generated, for example, by restriction in the pipeline. For example, carbon dioxide can be introduced into the venturi throat located in the pipeline. The narrowing of the cross-sectional area of the pipeline in the venturi throat generates turbulent energy that breaks the carbon dioxide into relatively small bubbles, which promotes the dissolution of the carbon dioxide. According to one embodiment, carbon dioxide is introduced into the water stream under pressure. According to another embodiment of the invention, the dissolution of carbon dioxide in the water used to prepare the calcium carbonate solution is facilitated by a static mixer.

流量制御弁または他の手段を用いて、炭酸カルシウム溶液の調製に使用する水中への二酸化炭素の流量を制御することができる。たとえばCO分注ブロックおよびCOライン内測定装置を使用して、COの流量を制御することができる。本発明の1つの例示的な実施形態により、COは、CO分注ユニット、スタティックミキサおよびライン内CO測定装置を備えた複合ユニットを使用して注入される。 A flow control valve or other means can be used to control the flow of carbon dioxide into the water used to prepare the calcium carbonate solution. For example, a CO 2 dispensing block and a CO 2 in- line measuring device can be used to control the flow rate of CO 2 . According to one exemplary embodiment of the present invention, CO 2 is injected using a combined unit comprising a CO 2 dispensing unit, a static mixer and an in-line CO 2 measuring device.

二酸化炭素は、炭酸を形成することによって供給水を酸性化する。供給水中に注入される二酸化炭素の量は、供給水中にすでに存在している二酸化炭素の量によって変わる。供給水中にすでに存在している二酸化炭素の量は次に、供給水の上流の処理によって変わる。たとえばフラッシュ蒸発によって脱塩された供給水は、逆浸透によって脱塩された供給水とは含有する二酸化炭素の量が異なり、このためpHが異なる。たとえば逆浸透によって脱塩された供給水は、約5.3のpHおよび約1.5mg/lのCO量を有し得る。 Carbon dioxide acidifies the feed water by forming carbonic acid. The amount of carbon dioxide injected into the feed water depends on the amount of carbon dioxide already present in the feed water. The amount of carbon dioxide already present in the feed water then varies with upstream processing of the feed water. For example, feed water desalted by flash evaporation differs from the feed water desalted by reverse osmosis in the amount of carbon dioxide it contains and thus has a different pH. For example, feed water desalted by reverse osmosis may have a pH of about 5.3 and a CO 2 amount of about 1.5 mg / l.

供給水の再ミネラル化は、炭酸カルシウムおよびこれの反応種を含む炭酸カルシウムの溶液を供給水中に注入することによって誘起される。   Remineralization of feed water is induced by injecting a solution of calcium carbonate containing calcium carbonate and its reactive species into the feed water.

供給水中に注入される炭酸カルシウムの溶液は、溶解炭酸カルシウムを含む。一実施形態により、溶液中の炭酸カルシウムの濃度は、15から200mg/L、好ましくは30から150mg/L、最も好ましくは100から125mg/L、または15から100mg/L、好ましくは20から80mg/L、最も好ましくは40から60mg/Lである。   The solution of calcium carbonate injected into the feed water contains dissolved calcium carbonate. According to one embodiment, the concentration of calcium carbonate in the solution is 15 to 200 mg / L, preferably 30 to 150 mg / L, most preferably 100 to 125 mg / L, or 15 to 100 mg / L, preferably 20 to 80 mg / L. L, most preferably 40 to 60 mg / L.

ステップb)の炭酸カルシウムの水溶液の調製に使用する炭酸カルシウムは、マイクロメートル範囲の重量中央粒径d50を有する。一実施形態により、微粒子化カルシウムは、0.1から100μmの、0.5から50μmの、1から15μmの、好ましくは2から10μmの、最も好ましくは3から5μmの重量中央粒径d50を有するか、または炭酸カルシウムは、1から50μmの、2から20μmの、好ましくは5から15μmの、最も好ましくは8から12μmの重量中央粒径d50を有する。 The calcium carbonate used for the preparation of the aqueous solution of calcium carbonate in step b) has a weight median particle size d 50 in the micrometer range. According to one embodiment, the micronized calcium has a weight median particle size d 50 of 0.1 to 100 μm, 0.5 to 50 μm, 1 to 15 μm, preferably 2 to 10 μm, most preferably 3 to 5 μm. The calcium carbonate has a weight median particle size d 50 of 1 to 50 μm, 2 to 20 μm, preferably 5 to 15 μm, most preferably 8 to 12 μm.

好適な炭酸カルシウムの例は、粉砕炭酸カルシウム、修飾炭酸カルシウムもしくは沈降炭酸カルシウムまたはこれの混合物である。天然粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、たとえば大理石、石灰石、チョークおよび/またはドロマイトの1つ以上から得ることができる。沈降炭酸カルシウム(PCC)は、たとえばアラゴナイト、バテライトおよび/またはカルサイト鉱物結晶形の1つ以上を特徴とし得る。アラゴナイトは普通、針状形であるのに対して、バテライトは六方晶系に属する。カルサイトは、偏三角面、角柱状、球状および斜方六面形を形成することができる。修飾炭酸カルシウムは、表面および/または内部構造修飾を持つ天然粉砕または沈降炭酸カルシウムを特徴とし得て、たとえば炭酸カルシウムは、たとえば脂肪族カルボン酸またはシロキサンなどの疎水性化表面処理剤によって処理またはコーティングされ得る。炭酸カルシウムは、たとえばポリアクリレートまたはポリダドマックによって、カチオン性またはアニオン性となるように処理またはコーティングされ得る。   Examples of suitable calcium carbonate are ground calcium carbonate, modified calcium carbonate or precipitated calcium carbonate or mixtures thereof. Naturally ground calcium carbonate (GCC) can be obtained, for example, from one or more of marble, limestone, chalk and / or dolomite. Precipitated calcium carbonate (PCC) may be characterized by one or more of, for example, aragonite, vaterite and / or calcite mineral crystal forms. Aragonite is usually acicular, whereas vaterite belongs to the hexagonal system. The calcite can form a decentered triangular surface, a prismatic shape, a spherical shape, and a rhombohedral shape. Modified calcium carbonate may be characterized by natural ground or precipitated calcium carbonate with surface and / or internal structural modifications, for example, calcium carbonate is treated or coated with a hydrophobizing surface treatment such as, for example, an aliphatic carboxylic acid or siloxane Can be done. Calcium carbonate can be treated or coated to be cationic or anionic, for example with polyacrylate or polydadomac.

本発明の一実施形態により、炭酸カルシウムは粉砕炭酸カルシウム(GCC)である。好ましい実施形態により、炭酸カルシウムは、3から5μmの粒径を有する粉砕炭酸カルシウムである。   According to one embodiment of the present invention, the calcium carbonate is ground calcium carbonate (GCC). According to a preferred embodiment, the calcium carbonate is ground calcium carbonate having a particle size of 3 to 5 μm.

本発明の別の実施形態により、炭酸カルシウムは、炭酸カルシウムの総重量に基づいて、0.02から2.5重量%の、0.05から1.5重量%の、または0.1から0.6重量%のHCl不溶分含有率を有する。好ましくは、炭酸カルシウムのHCl不溶分含有率は、微粒子化炭酸カルシウムの総重量に基づいて0.6重量%を超えない。HCl不溶分含有率は、たとえば石英、シリケートまたは雲母などの無機物であり得る。   According to another embodiment of the present invention, the calcium carbonate is 0.02 to 2.5 wt%, 0.05 to 1.5 wt%, or 0.1 to 0, based on the total weight of the calcium carbonate. .6 wt% HCl insoluble content. Preferably, the HCl insoluble content of calcium carbonate does not exceed 0.6% by weight, based on the total weight of micronized calcium carbonate. The HCl insoluble content may be an inorganic substance such as quartz, silicate or mica.

炭酸カルシウムに加えて、炭酸カルシウムの溶液は、微粒子化無機物をさらに含むことができる。一実施形態により、炭酸カルシウムの溶液は、微粒子化炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、たとえばドロマイト質石灰石、石灰質ドロマイト、ドロマイトまたは半焼成ドロマイト;焼成ドロマイトなどの酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素ナトリウムまたは必須微量元素を含有する他の無機物を含むことができる。   In addition to calcium carbonate, the calcium carbonate solution may further comprise a finely divided inorganic material. According to one embodiment, the calcium carbonate solution comprises micronized magnesium carbonate, calcium carbonate, such as dolomite limestone, calcareous dolomite, dolomite or semi-calcined dolomite; magnesium oxide such as calcined dolomite, magnesium sulfate, potassium hydrogen carbonate, hydrogen carbonate Sodium or other minerals containing essential trace elements can be included.

本発明の一実施形態により、炭酸カルシウムの溶液は、これを供給水と合せる前に新たに調製される。炭酸カルシウムの溶液のオンサイト調製が好ましいことがある。理由は、炭酸カルシウムの溶液がオンサイトでおよび/または新たに調製されない場合、安定化する理由で安定剤または殺生物などのさらなる薬剤を炭酸カルシウムの溶液に添加することが必要となり得るからである。しかし、このような薬剤は、たとえば毒性上の理由で再ミネラル化水においては望ましくない化合物であり得るか、または自由に利用できるCa2+イオンの形成を阻害し得る。本発明の好ましい一実施形態により、炭酸カルシウムの溶液の調製と炭酸カルシウムの溶液の注入との間の期間は、炭酸カルシウムの溶液中での細菌増殖を回避するのに十分な短さである。例示的な一実施形態により、炭酸カルシウムの溶液の調製と炭酸カルシウムの溶液の注入との間の期間は、48時間未満、24時間未満、12時間未満、5時間未満、2時間未満または1時間未満である。本発明の別の実施形態により、注入された溶液は、飲用水の国内ガイドラインによって規定された微生物学的品質要求事項を満足する。 According to one embodiment of the invention, the calcium carbonate solution is freshly prepared before combining it with the feed water. On-site preparation of a solution of calcium carbonate may be preferred. The reason is that if the calcium carbonate solution is not prepared on site and / or freshly prepared, it may be necessary to add additional agents such as stabilizers or biocides to the calcium carbonate solution for reasons of stabilization. . However, such agents may be undesirable compounds in remineralized water, for example for toxicological reasons, or may inhibit the formation of freely available Ca 2+ ions. According to one preferred embodiment of the invention, the period between the preparation of the calcium carbonate solution and the injection of the calcium carbonate solution is short enough to avoid bacterial growth in the calcium carbonate solution. According to one exemplary embodiment, the period between the preparation of the calcium carbonate solution and the injection of the calcium carbonate solution is less than 48 hours, less than 24 hours, less than 12 hours, less than 5 hours, less than 2 hours or 1 hour. Is less than. According to another embodiment of the present invention, the injected solution meets the microbiological quality requirements defined by the national guidelines for drinking water.

炭酸カルシウムの溶液はたとえば、溶液の場合は機械式スターラーなどのミキサを、または炭酸カルシウムのより高濃度の溶液の場合には特定の粉末−液体混合装置を、またはループリアクタを使用して調製できる。本発明の一実施形態により、炭酸カルシウムの溶液は混合機を使用して調製され、混合機によって炭酸カルシウムの溶液の同時混合および分注が可能となる。   A solution of calcium carbonate can be prepared, for example, using a mixer such as a mechanical stirrer in the case of a solution, or a specific powder-liquid mixing device in the case of a higher concentration solution of calcium carbonate, or using a loop reactor. . According to one embodiment of the present invention, the calcium carbonate solution is prepared using a mixer, which allows the simultaneous mixing and dispensing of the calcium carbonate solution.

溶液を調製するために使用する水は、たとえば蒸留水、供給水または工業用水であることが可能である。本発明の好ましい一実施形態により、溶液を調製するために使用する水は、供給水、たとえば脱塩処理から得た透過物または蒸留物である。本発明の例示的な一実施形態により、炭酸カルシウムの溶液を調製するために使用する水は、二酸化炭素によって酸性化される。いずれの理論にも縛られるものではないが、炭酸カルシウムの溶液を調製するために使用する水のこのようなCO前処理によって、水への炭酸カルシウムの溶解が増加し、このため反応時間が短縮すると考えられる。 The water used to prepare the solution can be, for example, distilled water, feed water or industrial water. According to a preferred embodiment of the invention, the water used to prepare the solution is feed water, for example permeate or distillate obtained from desalting. According to an exemplary embodiment of the present invention, the water used to prepare the calcium carbonate solution is acidified with carbon dioxide. Without being bound by any theory, such a CO 2 pretreatment of the water used to prepare the calcium carbonate solution increases the dissolution of calcium carbonate in the water and thus the reaction time. It will be shortened.

一実施形態により、溶解炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの溶液は、供給水流中に直接注入される。たとえば、炭酸カルシウムの溶液は、溶液用の貯蔵容器と連通したポンプによって、供給水流中に制御速度にて注入することができる。好ましくは、炭酸カルシウムの溶液は、溶液濃度および再ミネラル水中の最終濃度に応じて、供給水流中に1から200l/m供給水の割合にて注入され得る。別の実施形態により、溶解炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの溶液は、機械式ミキサなどミキサを使用して、反応チャンバ内で供給水と混合される。また別の実施形態により、炭酸カルシウムの溶液は、供給水流全体を収容するタンクに注入される。 According to one embodiment, a solution of calcium carbonate comprising dissolved calcium carbonate is injected directly into the feed water stream. For example, a solution of calcium carbonate can be injected at a controlled rate into the feed stream by a pump in communication with a storage container for the solution. Preferably, the calcium carbonate solution can be injected into the feed stream at a rate of 1 to 200 l / m 3 feed water, depending on the solution concentration and the final concentration in the remineralized water. According to another embodiment, a solution of calcium carbonate comprising dissolved calcium carbonate is mixed with feed water in a reaction chamber using a mixer, such as a mechanical mixer. According to another embodiment, the calcium carbonate solution is injected into a tank containing the entire feed water stream.

本発明の一実施形態により、供給水の一部のみが炭酸カルシウムの溶液の注入によって再ミネラル化され、続いて再ミネラル化水が未処理供給水とブレンドされる。場合により、供給水の一部のみが最終目標値と比較して高い炭酸カルシウム濃度まで再ミネラル化され、続いて再ミネラル化水が未処理供給水とブレンドされる。   According to one embodiment of the present invention, only a portion of the feed water is remineralized by injection of a solution of calcium carbonate, followed by blending the remineralized water with the untreated feed water. In some cases, only a portion of the feed water is remineralized to a calcium carbonate concentration that is high compared to the final target value, and then the remineralized water is blended with the untreated feed water.

別の実施形態により、炭酸カルシウムの高濃度溶液または炭酸カルシウムの高濃度溶液の一部は、再ミネラル化水の濁度レベルをさらに低下させるために、たとえば限外濾過によって濾過される。   According to another embodiment, a high concentration solution of calcium carbonate or a portion of a high concentration solution of calcium carbonate is filtered, eg, by ultrafiltration, to further reduce the turbidity level of remineralized water.

本発明の目的では、「炭酸カルシウムの高濃度溶液」という用語は、それぞれの溶媒に溶解した最大限可能な量の炭酸カルシウムを含有する炭酸カルシウムの溶液として理解されるものである。溶解炭酸カルシウムの最大限可能な量は、当業者に公知の方法、たとえば導電率の測定または滴定による硬度の測定によって決定することができる。   For the purposes of the present invention, the term “high concentration solution of calcium carbonate” is to be understood as a solution of calcium carbonate containing the maximum possible amount of calcium carbonate dissolved in the respective solvent. The maximum possible amount of dissolved calcium carbonate can be determined by methods known to those skilled in the art, for example by measuring the hardness by conductivity or titration.

再ミネラル化水の品質は、たとえばランゲリア飽和指数(LSI)によって評価することができる。一実施形態により、再ミネラル化水は、−1から2の、好ましくは−0.5から0.5の、最も好ましくは−0.2から0.2のランゲリア飽和指数を有する。別の実施形態により、再ミネラル化水は5未満の、好ましくは4未満の、最も好ましくは3未満のシルト密度指数SDI15を有する。また別の実施形態により、再ミネラル化水は、4未満の、好ましくは2.5未満の、最も好ましくは2未満の膜ファウリング指数MFI0.45を有する。評価は、たとえば処理供給水を継続的に測定することによって行うことができる。再ミネラル化システムに応じて、処理pHのpHは、たとえば処理水流中で、炭酸カルシウムの溶液および供給水が混合される反応チャンバ内で、または再ミネラル化水の貯蔵タンク内で測定することができる。本発明の一実施形態により、pHは、再ミネラル化ステップの30分後、20分後、10分後、5分後または2分後に測定される。pH値の測定は、室温、すなわち約20℃にて行われ得る。 The quality of the remineralized water can be evaluated by, for example, the Langeria saturation index (LSI). According to one embodiment, the remineralized water has a Langeria saturation index of −1 to 2, preferably −0.5 to 0.5, most preferably −0.2 to 0.2. According to another embodiment, the remineralized water has a silt density index SDI 15 of less than 5, preferably less than 4, and most preferably less than 3. According to yet another embodiment, the remineralized water has a membrane fouling index MFI 0.45 of less than 4, preferably less than 2.5, and most preferably less than 2. The evaluation can be performed, for example, by continuously measuring the treated feed water. Depending on the remineralization system, the pH of the process pH may be measured, for example, in a process water stream, in a reaction chamber where a solution of calcium carbonate and feed water are mixed, or in a storage tank of remineralized water. it can. According to one embodiment of the invention, the pH is measured after 30 minutes, 20 minutes, 10 minutes, 5 minutes or 2 minutes after the remineralization step. The measurement of the pH value can be carried out at room temperature, ie about 20 ° C.

本発明の例示的な一実施形態により、注入された炭酸カルシウムの溶液の量は、処理供給水のpH値を検知することによって制御される。またはもしくは加えて、注入された炭酸カルシウムの量は、アルカリ度、総硬度、導電率、カルシウム濃度、CO濃度、pH、総溶解固形分または濁度などのパラメータを検知することによって制御される。一実施形態により、本発明の方法は、(d)再ミネラル化水のアルカリ度、総硬度、導電率、カルシウム濃度、pH、CO濃度、総溶解固形分および濁度を含む群より選択される、再ミネラル化水のパラメータ値を測定するステップ、(e)測定したパラメータ値を所定のパラメータ値と比較するステップならびに(f)測定したパラメータ値と所定のパラメータ値との間の差に基づいた量の炭酸カルシウムを提供するステップをさらに含む。 According to an exemplary embodiment of the present invention, the amount of calcium carbonate solution injected is controlled by sensing the pH value of the treated feed water. Or or in addition, the amount of injected calcium carbonate is controlled by sensing alkalinity, total hardness, conductivity, calcium concentration, CO 2 concentration, pH, parameters such as total dissolved solids or turbidity . According to one embodiment, the method of the invention is selected from the group comprising (d) alkalinity, total hardness, conductivity, calcium concentration, pH, CO 2 concentration, total dissolved solids and turbidity of remineralized water. Measuring the parameter value of the remineralized water, (e) comparing the measured parameter value with a predetermined parameter value, and (f) based on the difference between the measured parameter value and the predetermined parameter value. Providing an additional amount of calcium carbonate.

一実施形態により、所定のパラメータ値はpH値であって、pH値は5.5から9、好ましくは7から8.5である。   According to one embodiment, the predetermined parameter value is a pH value, which is 5.5 to 9, preferably 7 to 8.5.

図1は、本発明の方法を行うために使用できる装置のスキームを示す。本実施形態において、供給水は、リザーバ(1)からパイプライン(2)に流入する。さらなるパイプ(12)がリザーバ(1)と貯蔵タンク(9)との間に配置されている。パイプ(12)は気体入口(5)を有し、これを通じて二酸化炭素源(4)から二酸化炭素を供給水中に注入して、第1のステップでCO酸性化水を調製することができる。ミキサ(8)は、リザーバ(1)の下流でパイプ(12)に連結されている。ミキサ(8)において、炭酸カルシウムの溶液は、パイプ(12)を介してリザーバ(1)から得られる水および貯蔵コンテナ(7)から得られる炭酸カルシウムを混合することによって、オンサイトで調製される。貯蔵タンク(9)は、パイプ(12)と連結することができる。炭酸カルシウムの溶液を供給水流に導入する前に貯蔵するために、貯蔵タンク(9)が存在する場合には、ミキサ(8)の後に設けられる。入口(10)は、パイプライン(2)のリザーバ(1)の下流に位置し、ミキサ(8)から出た溶解炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの溶液が入口(10)を通じて供給水流中に、存在する場合には貯蔵タンク(9)に注入される。再ミネラル化水のpHは、スラリ入口(10)下流の試料ポイント(11)で測定することができる。一実施形態により、供給水の流量は、20000から500000m/日である。 FIG. 1 shows a scheme of an apparatus that can be used to perform the method of the present invention. In the present embodiment, the supply water flows from the reservoir (1) into the pipeline (2). A further pipe (12) is arranged between the reservoir (1) and the storage tank (9). Pipe (12) has a gas inlet (5) through which carbon dioxide from the carbon dioxide source (4) is injected into the supply water, it is possible to prepare CO 2 acidified water in a first step. The mixer (8) is connected to the pipe (12) downstream of the reservoir (1). In the mixer (8), a solution of calcium carbonate is prepared on-site by mixing the water obtained from the reservoir (1) and the calcium carbonate obtained from the storage container (7) via the pipe (12). . The storage tank (9) can be connected to the pipe (12). A storage tank (9), if present, is provided after the mixer (8) to store the calcium carbonate solution before introducing it into the feed stream. The inlet (10) is located downstream of the reservoir (1) of the pipeline (2) and a solution of calcium carbonate containing dissolved calcium carbonate exiting the mixer (8) is present in the feed water stream through the inlet (10). If so, it is poured into the storage tank (9). The pH of the remineralized water can be measured at the sample point (11) downstream of the slurry inlet (10). According to one embodiment, the feed water flow rate is between 20000 and 500000 m 3 / day.

図2は、本発明の別の実施形態を示す。本実施形態において、炭酸カルシウムの水性懸濁物は、第1のステップにおいて、貯蔵コンテナ(7)から得た炭酸カルシウムを、リザーバ(1)から得られ、パイプ(12)内を流れる供給水中に導入することによって調製される。第2のステップにおいて、二酸化炭素源(4)からの二酸化炭素を、ミキサ(8)内の炭酸カルシウムの懸濁物をすでに含有するパイプ(12)の水と合せる。次に、溶解炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの溶液を得るために、炭酸カルシウムの懸濁物を含有する水と二酸化炭素を混合する。リザーバ(1)下流のパイプライン(2)に位置する入口(10)を通じて、ミキサ(8)から出た溶解炭酸カルシウムを含む炭酸カルシウムの溶液を、次に供給水流中に注入する。再ミネラル化水のpHは、スラリ入口(10)下流の試料ポイント(11)で測定することができる。一実施形態により、供給水の流量は、20000から500000m/日である。 FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the aqueous suspension of calcium carbonate is obtained in the first step from calcium carbonate obtained from the storage container (7) into the feed water obtained from the reservoir (1) and flowing in the pipe (12). It is prepared by introducing. In the second step, carbon dioxide from the carbon dioxide source (4) is combined with the water in the pipe (12) already containing a suspension of calcium carbonate in the mixer (8). Next, in order to obtain a solution of calcium carbonate containing dissolved calcium carbonate, water containing a suspension of calcium carbonate and carbon dioxide are mixed. Through the inlet (10) located in the pipeline (2) downstream of the reservoir (1), a solution of calcium carbonate containing dissolved calcium carbonate from the mixer (8) is then injected into the feed water stream. The pH of the remineralized water can be measured at the sample point (11) downstream of the slurry inlet (10). According to one embodiment, the feed water flow rate is between 20000 and 500000 m 3 / day.

貯蔵タンク(9)は、本発明の方法を実施するための必須ではない装備であることに留意されたい。言い換えれば、貯蔵タンク(9)は、本発明の実施形態において存在する必要はない。この場合、炭酸カルシウムの溶液は、ミキサ(8)からパイプライン(2)の供給水流中に入口(10)を通じて直接注入される。   It should be noted that the storage tank (9) is a non-essential equipment for carrying out the method of the invention. In other words, the storage tank (9) need not be present in embodiments of the present invention. In this case, the calcium carbonate solution is injected directly from the mixer (8) into the feed water stream of the pipeline (2) through the inlet (10).

本発明の方法は、飲用水、水泳用プールの水などのレクリエーション用水、加工用途のための工業用水、灌漑水または帯水層もしくは井戸灌養用の水を生産するために使用され得る。   The method of the present invention may be used to produce drinking water, recreational water such as swimming pool water, industrial water for processing applications, irrigation water or aquifer or well irrigation water.

一実施形態により、再ミネラル化水中の二酸化炭素および炭酸カルシウムの濃度は、国内ガイドラインによって規定された飲用水質に必要とされる値を満足している。一実施形態により、本発明の方法によって得た再ミネラル化水は、CaCOとして15から200mg/Lの、好ましくは30から150mg/Lの、最も好ましくは40から60mg/Lの、または好ましくはCaCOとして50から150mg/Lの、最も好ましくはCaCOとして100から125mg/Lのカルシウム濃度を有する。溶液が炭酸マグネシウムまたは硫酸マグネシウムなどのさらなるマグネシウム塩を含む場合、本発明の方法によって得られる再ミネラル化水は、5から25mg/lの、好ましくは5から15mg/lのおよび最も好ましくは8から12mg/lのマグネシウム濃度を有し得る。 According to one embodiment, the concentration of carbon dioxide and calcium carbonate in the remineralized water meets the values required for drinking water quality as defined by national guidelines. According to one embodiment, the remineralized water obtained by the method of the invention is 15 to 200 mg / L as CaCO 3 , preferably 30 to 150 mg / L, most preferably 40 to 60 mg / L, or preferably It has a calcium concentration of 50 to 150 mg / L as CaCO 3 , most preferably 100 to 125 mg / L as CaCO 3 . If the solution contains additional magnesium salts such as magnesium carbonate or magnesium sulfate, the remineralized water obtained by the process of the invention is from 5 to 25 mg / l, preferably from 5 to 15 mg / l and most preferably from 8 It may have a magnesium concentration of 12 mg / l.

本発明の一実施形態により、再ミネラル化水は、5.0NTUより低い、1.0NTUより低い、0.5NTUより低いまたは0.3NTUより低い濁度を有する。   According to one embodiment of the invention, the remineralized water has a turbidity below 5.0 NTU, below 1.0 NTU, below 0.5 NTU or below 0.3 NTU.

本発明の例示的な実施形態により、再ミネラル化水は、−0.2から+0.2のLSI、15から200mg/lのカルシウム濃度、5から25mg/lのマグネシウム濃度、CaCOとして100と200mg/lの間のアルカリ度、7と8.5の間のpHおよび0.5NTUより低い濁度を有する。 According to an exemplary embodiment of the present invention, the remineralized water has an LSI of −0.2 to +0.2, a calcium concentration of 15 to 200 mg / l, a magnesium concentration of 5 to 25 mg / l, and 100 as CaCO 3. It has an alkalinity between 200 mg / l, a pH between 7 and 8.5 and a turbidity lower than 0.5 NTU.

本発明の一実施形態により、粒子除去のステップは、たとえば再ミネラル化水の濁度レベルを低下させるために、再ミネラル化の後に行われる。一実施形態により、沈降分離ステップが行われる。たとえば供給水および/または再ミネラル化水は、水の濁度レベルをさらに低下させるために、浄化器または貯蔵タンク内にパイプで給送され得る。別の実施形態により、粒子はデカンテーションによって除去され得る。または、供給水および/または再ミネラル化水の少なくとも一部は、水の濁度レベルをさらに低下させるために、たとえば限外濾過によって濾過され得る。   According to one embodiment of the invention, the particle removal step is performed after remineralization, for example to reduce the turbidity level of remineralized water. According to one embodiment, a sedimentation separation step is performed. For example, feed water and / or remineralized water can be piped into a clarifier or storage tank to further reduce the turbidity level of the water. According to another embodiment, the particles can be removed by decantation. Alternatively, at least a portion of the feed water and / or remineralized water can be filtered, eg, by ultrafiltration, to further reduce the turbidity level of the water.

測定方法:
BET比表面積
BET比表面積(SSAとも呼ばれる。)は、ISO 9277に従って、マイクロメトリックス(商標)社によって販売されているトライスターII 3020を使用して測定した。
Measuring method:
BET specific surface area BET specific surface area (also referred to as SSA) was measured according to ISO 9277 using a Tristar II 3020 sold by the company Micrometrics ™.

粒子状材料の粒径分布(直径がXμm未満の粒子の質量%)および重量中央粒径(d 50 )(d 50 (μm))
セディグラフ(商標)5100
粒子状材料の重量中央粒径および粒径分布は、沈降法、すなわち重力場における沈降挙動の分析によって決定した。測定は、マイクロメトリックス(商標)社によって販売されているセディグラフ(商標)5100によって行う。
Particle size distribution of particulate material (mass% of particles with diameter less than X μm) and weight median particle size (d 50 ) (d 50 (μm))
Cedigraph ™ 5100
The weight median particle size and particle size distribution of the particulate material was determined by sedimentation method, ie analysis of sedimentation behavior in a gravitational field. Measurements are made with a Cedigraph ™ 5100 sold by Micrometrics ™.

方法および装置は、当業者に公知であり、充填剤および色素の粒径の決定に一般に使用されている。試料は、無水PCC 4gに相当する生成物の量をNaの1重量%水溶液60mlに添加することによって調製した。試料を高速スターラーで3分間分散させた(15,000rpmにてポリトロンPT3000/3100)。次に、超音波浴を使用して試料に超音波を15分間受けさせて、その後、セディグラフの混合チャンバに添加した。 Methods and apparatus are known to those skilled in the art and are commonly used to determine filler and pigment particle sizes. Samples were prepared by adding an amount of product corresponding to 4 g of anhydrous PCC to 60 ml of a 1 wt% aqueous solution of Na 4 P 2 O 7 . The sample was dispersed with a high speed stirrer for 3 minutes (Polytron PT3000 / 3100 at 15,000 rpm). The sample was then sonicated for 15 minutes using an ultrasonic bath and then added to the cedigraph mixing chamber.

懸濁した材料の固体重量(重量%)
固体重量(材料の固体含有率とも呼ばれる。)は、固体物質の重量を水性懸濁物の総重量で割ることによって決定した。
Solid weight of suspended material (wt%)
The solid weight (also called the solid content of the material) was determined by dividing the weight of the solid material by the total weight of the aqueous suspension.

固体材料の重量は、懸濁物の水相を蒸発させることによって得た固体材料を秤量して、得られた材料を恒量まで乾燥させることによって決定した。   The weight of the solid material was determined by weighing the solid material obtained by evaporating the aqueous phase of the suspension and drying the resulting material to constant weight.

以下の実施例は、多様な濃度における異なる炭酸カルシウム溶液の調製を示し、炭酸カルシウム溶液は、これの物理的および化学的特性、たとえば炭酸塩岩石(carbonate rock)、平均粒径、不溶分含有率などに従って、一連の炭酸カルシウム生成物から調製した。   The following examples illustrate the preparation of different calcium carbonate solutions at various concentrations, which are related to their physical and chemical properties such as carbonate rock, average particle size, insoluble content. From a series of calcium carbonate products.

以下の表1に、再ミネラル化試験中に使用した異なる炭酸カルシウム生成物をまとめる。   Table 1 below summarizes the different calcium carbonate products used during the remineralization test.

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A.実験室での実施例:
本試験には3種類の試料を使用し、試料Aはフランス産の石灰石炭酸カルシウムであり、試料BおよびCはオーストラリアの同じ工場から供給されたが、重量中央粒径が異なる大理石炭酸カルシウムである。
A. Laboratory examples:
Three types of samples were used for this test, Sample A is French lime calcium carbonate, Samples B and C were supplied from the same factory in Australia, but were marble calcium carbonate with different weight median particle sizes .

表2に、実験室規模で行った再ミネラル化試験中に使用した異なる生成物をまとめる。   Table 2 summarizes the different products used during the remineralization test conducted on a laboratory scale.

Figure 0006228619
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これらの再ミネラル化に使用した水は、逆浸透(RO)によって得られ、以下の平均品質を有する水であった:   The water used for these remineralization was obtained by reverse osmosis (RO) and was water having the following average quality:

Figure 0006228619
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使用した二酸化炭素は、スイス、ダグマーレセンのパンガスAGによる「Kohlendioxid 3.0」として市販されている。純度は≧99.9体積%である。   The carbon dioxide used is commercially available as “Kohlendioxid 3.0” by Pangas AG, Dagmaresen, Switzerland. The purity is ≧ 99.9% by volume.

A.1 溶液中の溶解炭酸カルシウムの最大濃度:
炭酸カルシウム溶液の調製
RO(逆浸透)水中の溶解炭酸カルシウムの最大濃度を、CaCOと二酸化炭素(CO)を事前に添加したRO水と混合することによって調べた。CO酸性化条件において、CaCOが最大1gまで溶解することが予測される。すべての実験室試験は、RO水試料中に入れたガラスノズルを通じてCOを1.5L/分にて30秒間事前に添加した、RO水1Lのバッチによって行った。
A. 1 Maximum concentration of dissolved calcium carbonate in solution:
Preparation of Calcium Carbonate Solution The maximum concentration of dissolved calcium carbonate in RO (reverse osmosis) water was examined by mixing with RO water pre-added with CaCO 3 and carbon dioxide (CO 2 ). Under CO 2 acidification conditions, it is expected that CaCO 3 will dissolve up to 1 g. All laboratory tests were performed with a batch of 1 L of RO water, pre-added with CO 2 at 1.5 L / min for 30 seconds through a glass nozzle placed in the RO water sample.

石灰石炭酸カルシウム(試料A)を初期試験に使用した。CO酸性化RO水中で0.6、0.8、1.0および1.2g/LのCaCOの初期濃度を調製し、異なるCaCO濃度を有する前記各水試料を、クローズドボトル中で5分間撹拌して、次に24時間沈降させた。異なる初期CaCO濃度を有する各水試料の上清を取り、分析した。 Calcium lime carbonate (Sample A) was used for the initial test. Prepare initial concentrations of CaCO 3 of 0.6, 0.8, 1.0 and 1.2 g / L in CO 2 acidified RO water, and each water sample having a different CaCO 3 concentration in a closed bottle. Stir for 5 minutes and then settle for 24 hours. The supernatant of each water sample with a different initial CaCO 3 concentration was taken and analyzed.

表3に、RO(逆浸透)水中、異なるCaCO濃度にて試料Aを使用した、CO酸性化水による高濃度CaCO溶液の調製で得た、異なる結果を示す。 Table 3 shows the different results obtained in the preparation of high concentration CaCO 3 solutions with CO 2 acidified water using Sample A at different CaCO 3 concentrations in RO (reverse osmosis) water.

Figure 0006228619
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4種類の上清による最大アルカリ度は、CaCOとして466.8mg/Lであった。この最大アルカリ度は、CO酸性化RO水に1.0g/L CaCOを添加して調製した上清中で得た。しかし、フラスコの底には多少の沈殿をなお観察できた。 The maximum alkalinity of the four types of supernatants was 466.8 mg / L as CaCO 3 . This maximum alkalinity was obtained in a supernatant prepared by adding 1.0 g / L CaCO 3 to CO 2 acidified RO water. However, some precipitation could still be observed at the bottom of the flask.

大理石炭酸カルシウム試料BおよびCは、単一の生産場所から生産されたが、重量中央粒径は異なる。どちらの生成物も、CO酸性化RO水での溶解CaCOの最大濃度を決定するために試験を行った。 Marble calcium carbonate samples B and C were produced from a single production location, but with different weight median particle sizes. Both products were tested to determine the maximum concentration of dissolved CaCO 3 in CO 2 acidified RO water.

本試験は、前の試験と同じ条件下で行った。試料BおよびCの両方について、使用した初期CaCOの濃度は、0.5および0.7g/Lであった。沈降の24時間後に得た上清を採取・分析した。 This test was conducted under the same conditions as the previous test. For both Samples B and C, the initial CaCO 3 concentrations used were 0.5 and 0.7 g / L. The supernatant obtained 24 hours after sedimentation was collected and analyzed.

表4は、RO中、2つの異なるCaCO濃度にて試料BおよびCを使用した、CO酸性化水中の異なる高濃度CaCO溶液の調製で得た、異なる結果を示す。 Table 4 shows the different results obtained with the preparation of different high concentration CaCO 3 solutions in CO 2 acidified water using Samples B and C at two different CaCO 3 concentrations in RO.

Figure 0006228619
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表4から得られるように、CO酸性化RO水への0.7g/L CaCOの添加によって4種類の上清の最大アルカリ度が得られ、試料Bおよび試料Cから調製した上清では、CaCOとしてそれぞれ529.0および516.4mg/Lに達した。初期濃度が0.5g/Lの試料Cから調製した上清のアルカリ度は、予測より低かった。この理由は明らかではないが、おそらく添加量が不正確なためである。これにもかかわらず、このことは、導電率および濁度でもより低い値が観察されたことと一致している。しかし、フラスコの底には多少の沈殿も観察することができる。 As can be seen from Table 4, the addition of 0.7 g / L CaCO 3 to CO 2 acidified RO water gives the maximum alkalinity of the four types of supernatants, and the supernatants prepared from Sample B and Sample C , CaCO 3 reached 529.0 and 516.4 mg / L, respectively. The alkalinity of the supernatant prepared from sample C with an initial concentration of 0.5 g / L was lower than expected. The reason for this is not clear, but is probably due to inaccurate addition. Nevertheless, this is consistent with the lower values observed for conductivity and turbidity. However, some precipitation can be observed at the bottom of the flask.

A.2 炭酸カルシウムによる再ミネラル化の間のpH変化:
数回の再ミネラル化試験は、大理石CaCOの高濃度CaCO溶液(試料BおよびC)をRO水中に添加することによって行った。高濃度CaCO溶液をRO水で希釈することによって、処理水の適切な特性を実現することができる。
A. 2 pH change during remineralization with calcium carbonate:
Several remineralization tests were performed by adding marble CaCO 3 high concentration CaCO 3 solution (samples B and C) into RO water. By diluting the high-concentration CaCO 3 solution with RO water, appropriate characteristics of the treated water can be realized.

CaCOとして45mg/Lのアルカリ度の上昇を目的として、RO水に添加した高濃度CaCO溶液の体積を、これのアルカリ度に従って計算した。この添加は、CaCO溶液の初期アルカリ度に対する8から12の希釈係数に一致している。これらの再ミネラル化試験に使用したRO水は5.32のpH値を有し、アルカリ度はCaCOとして6.32mg/Lであった。 For the purpose of increasing the alkalinity of 45 mg / L as CaCO 3, the volume of the high concentration CaCO 3 solution was added to the RO water was calculated according to this alkalinity. This addition corresponds to a dilution factor of 8 to 12 for the initial alkalinity of the CaCO 3 solution. The RO water used in these remineralization tests had a pH value of 5.32, and the alkalinity was 6.32 mg / L as CaCO 3 .

2分間の撹拌後に試料採取を行い、導電率および濁度を測定して、107から118μS/cmおよび0.4から0.6NTUの値をそれぞれ得た。10分後、最終pHおよびアルカリ度も測定して、6.3から6.4のpH値と、CaCOとして50から53mg/Lの最終アルカリ度をそれぞれ得た。 Samples were taken after 2 minutes of stirring and the conductivity and turbidity were measured to give values of 107 to 118 μS / cm and 0.4 to 0.6 NTU, respectively. After 10 minutes, the final pH and alkalinity were also measured to obtain a pH value of 6.3 to 6.4 and a final alkalinity of 50 to 53 mg / L as CaCO 3 , respectively.

表5は、試料BおよびCの高濃度CaCO溶液をRO水に添加することによって(45mg/L CaCOの添加)、RO水の再ミネラル化について得た異なる結果を示す。 Table 5 shows the different results obtained for remineralization of RO water by adding highly concentrated CaCO 3 solutions of Samples B and C to the RO water (45 mg / L CaCO 3 addition).

Figure 0006228619
Figure 0006228619

RO水のpH5.32から開始して、CaCO溶液の添加によって、6.3から6.4までの急速なpH変化が引き起こされ、2、3分以内にpHは定常状態に達した。最終pHは、7.0から8.5の目標値よりも低かった。この試験の間にCOが過剰に添加されたと考えられる。 Starting from pH 5.32 of RO water, the addition of CaCO 3 solution caused a rapid pH change from 6.3 to 6.4, and the pH reached a steady state within a few minutes. The final pH was lower than the target value of 7.0 to 8.5. It is thought that CO 2 was added in excess during this test.

CO飽和RO水による高濃度CaCO溶液の結論として、アルカリ度の最大値は、石灰石試料AではCaCOとして、端数処理値の470mg/Lであり、大理石試料BおよびCではCaCOとして、520から530mg/Lの間であった。高濃度CaCO溶液による再ミネラル化によって、pHが急速に上昇して、2、3分以内に安定したpHが得られた。pH5.5およびCaCOとして6mg/Lのアルカリ度のRO水で開始して、最終pHはCaCOとして50mg/Lのアルカリ度までのRO水の再ミネラル化では、6.3から6.4の値を示している。 As a conclusion of the high-concentration CaCO 3 solution with CO 2 saturated RO water, the maximum alkalinity is CaCO 3 for the limestone sample A and the rounded value of 470 mg / L, and CaCO 3 for the marble samples B and C It was between 520 and 530 mg / L. Remineralization with a high concentration CaCO 3 solution resulted in a rapid increase in pH and a stable pH was obtained within a few minutes. Starting with 6 mg / L alkaline RO water at pH 5.5 and CaCO 3 , the final pH is 6.3 to 6.4 for RO water remineralization to 50 mg / L alkaline as CaCO 3. The value of is shown.

B.パイロット規模の実施例:
B.1 パイロット再ミネラル化ユニット1:
最初の実験室規模の再ミネラル化試験に続いて、パイロット試験は、より大規模の方法の実施について試験を行うことを目的とした。このパイロットユニットでは、異なる種類の炭酸カルシウムの試験も行った。使用した水は、逆浸透水に代えて脱イオン水であった。使用した二酸化炭素は、スイス、ダグマーレセンのパンガスAGによる「Kohlendioxid 3.0」として市販されている。純度は≧99.9体積%である。
B. Pilot scale example:
B. 1 Pilot remineralization unit 1:
Following the initial laboratory scale remineralization test, the pilot test was aimed at testing for the implementation of a larger method. The pilot unit also tested different types of calcium carbonate. The water used was deionized water instead of reverse osmosis water. The carbon dioxide used is commercially available as “Kohlendioxid 3.0” by Pangas AG, Dagmaresen, Switzerland. The purity is ≧ 99.9% by volume.

パイロットユニットは、100L混合容器から成り、この中で粉末形のCaCOおよび脱イオン水を各試験の開始時に混合した。生じたCaCO溶液を次に、管型反応装置を2バールまでの圧力にて圧送した。管型反応装置の始動時にCOを定義された流量で添加し、次に再ミネラル化水を管型反応装置に貫流させて、CaCOを水に完全に溶解させた。高濃度CaCO溶液の試料をパイプ終点にて採取し、pH、導電率、濁度を測定した。 The pilot unit consisted of a 100 L mixing vessel in which powdered CaCO 3 and deionized water were mixed at the start of each test. The resulting CaCO 3 solution was then pumped through the tubular reactor at pressures up to 2 bar. CO 2 was added at a defined flow rate at the start of the tubular reactor, and then remineralized water was flowed through the tubular reactor to completely dissolve the CaCO 3 in the water. A sample of high-concentration CaCO 3 solution was taken at the end point of the pipe, and pH, conductivity, and turbidity were measured.

これらの試験に使用した脱イオン水は、以下の平均品質を有していた:   The deionized water used in these tests had the following average quality:

Figure 0006228619
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B.1.1 溶液中の溶解炭酸カルシウムの最大濃度(試料A):
脱イオン水中の炭酸カルシウムの最大濃度についても、パイロットユニットで連続モードにて試験を行った。パイロット試験は、酸性条件下で二酸化炭素(CO)を炭酸カルシウムの水懸濁物に添加することによって行った。前の実験室試験に従って、CO酸性化条件下にて、脱イオン水中の炭酸カルシウムの500から700mg/Lの間の初期濃度に対する最大アルカリ度を得た。すべてのパイロット試験で、炭酸カルシウムの初期濃度を有する溶液を脱イオン水と混合し、およそ2バールの圧力下にて、管型反応装置を通じて15L/時の平均流量にて圧送した。
B. 1.1 Maximum concentration of dissolved calcium carbonate in solution (Sample A):
The maximum concentration of calcium carbonate in deionized water was also tested in a continuous mode with a pilot unit. The pilot test was performed by adding carbon dioxide (CO 2 ) to an aqueous suspension of calcium carbonate under acidic conditions. Accordance laboratory tests before, at CO 2 acidification conditions to obtain a maximum alkalinity to the initial concentration of between 500 and calcium carbonate in deionized water 700 mg / L. In all pilot tests, a solution having an initial concentration of calcium carbonate was mixed with deionized water and pumped through a tubular reactor at an average flow rate of 15 L / hr under a pressure of approximately 2 bar.

初期パイロット試験では、石灰石炭酸カルシウム(試料A)をCO酸性化水中CaCOの0.5、0.6、0.7g/Lの初期濃度にて使用した。管型反応装置内での滞留時間はおよそ45分間であり、定常状態に達したときに、生じた高濃度炭酸カルシウム溶液を管型反応装置の出口で収集して、pH、濁度、導電率およびアルカリ度について分析した。 In the initial pilot test, calcium calcite (sample A) was used at initial concentrations of 0.5, 0.6, 0.7 g / L of CaCO 3 in CO 2 acidified water. The residence time in the tubular reactor is approximately 45 minutes, and when a steady state is reached, the resulting high concentration calcium carbonate solution is collected at the outlet of the tubular reactor to obtain pH, turbidity, conductivity. And analyzed for alkalinity.

表6に、脱イオン水中で異なる初期CaCO濃度にて試料Aを使用した、CO酸性化水による高濃度CaCO溶液の調製で得た、異なる結果を示す。 Table 6 shows the different results obtained in the preparation of high concentration CaCO 3 solutions with CO 2 acidified water using Sample A at different initial CaCO 3 concentrations in deionized water.

Figure 0006228619
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表6からわかるように、試料Aを使用した場合の最大アルカリ度(使用した添加範囲内)は、CO酸性化供給水に0.7g/L CaCOを添加すると得られ、CaCOとして458mg/Lに達し、ここで濁度3.03NTUであった。 As can be seen from Table 6, the maximum alkalinity (within the addition range used) when using Sample A is obtained by adding 0.7 g / L CaCO 3 to the CO 2 acidified feed water, and 458 mg as CaCO 3 . / L, where the turbidity was 3.03 NTU.

B.1.2 異なる種類の炭酸カルシウム:
炭酸カルシウム高濃度溶液を調製するために、フランス産の石灰石炭酸カルシウム(試料A)を他の炭酸カルシウム製品と比較した。2つの異なる生産工場から、異なる重量中央粒径を有する2種類の大理石炭酸カルシウム、すなわちオーストリアの同じ工場で生産されたが、それぞれ3.3および8.0μmの重量中央粒径を有する試料Dおよび試料Eについて試験を行った。同様に、試料Fおよび試料Gは、フランスの同じ工場で生産されたが、それぞれ4.4および10.8μmの重量中央粒径を有していた。2つの生産地の間の主な相違は、開始材料の品質であり、第1の工場では2.0%の非常に高い不溶分含有率を有し(試料DおよびE)、第2の工場では0.2%の低い不溶分含有率を有していた(試料FおよびG)。試験を行った最後の製品である試料Hは、非常に純粋で微細なオーストリア産の沈降炭酸カルシウム(PCC)製品であった。
B. 1.2 Different types of calcium carbonate:
To prepare a calcium carbonate high concentration solution, calcium lime calcate (sample A) from France was compared with other calcium carbonate products. Two types of marble calcium carbonate with different weight median particle sizes from two different production plants, namely Sample D, produced at the same plant in Austria but with weight median particle sizes of 3.3 and 8.0 μm, respectively Sample E was tested. Similarly, Sample F and Sample G were produced at the same factory in France but had weight median particle sizes of 4.4 and 10.8 μm, respectively. The main difference between the two production areas is the quality of the starting material, the first factory has a very high insoluble content of 2.0% (samples D and E), the second factory Had a low insoluble content of 0.2% (Samples F and G). Sample H, the last product tested, was a very pure and fine Austrian precipitated calcium carbonate (PCC) product.

表7に、パイロット規模で行った再ミネラル化試験中に使用した異なる炭酸カルシウム製品をまとめる。   Table 7 summarizes the different calcium carbonate products used during the remineralization test conducted on a pilot scale.

Figure 0006228619
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パイロット試験は、CO酸性化水中で、各炭酸カルシウム製品について、0.5g/LのCaCOの開始濃度で行った。管型反応装置内での滞留時間は、先のパイロット試験と同じであり、すなわち流量15L/時にておよそ45分であった。定常状態に達したときに、生じた高濃度炭酸カルシウム溶液を管型反応装置の出口で収集して、pH、濁度、導電率およびアルカリ度について分析した。 The pilot test was conducted in CO 2 acidified water with a starting concentration of 0.5 g / L CaCO 3 for each calcium carbonate product. The residence time in the tubular reactor was the same as in the previous pilot test, ie approximately 45 minutes at a flow rate of 15 L / hour. When steady state was reached, the resulting high concentration calcium carbonate solution was collected at the outlet of the tubular reactor and analyzed for pH, turbidity, conductivity and alkalinity.

表8に、脱イオン水中での定義されたCaCO濃度について、異なる炭酸カルシウムを含むCO酸性化水中の高濃度CaCO溶液の調製で得た、異なる結果を示す。 Table 8 shows the different results obtained with the preparation of high concentration CaCO 3 solutions in CO 2 acidified water containing different calcium carbonates for defined CaCO 3 concentrations in deionized water.

Figure 0006228619
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表8からわかるように、管型反応装置の出口にて試料採取した場合、沈降炭酸カルシウム(PCC)製品(試料H)を使用したときに、最大アルカリ度を有する高濃度炭酸カルシウム溶液が得られた。しかし、この高濃度炭酸カルシウム溶液で測定された濁度は、この一連の試験で得られた最小値ではない。すべての大理石製品(試料D、E、F、G)と比較して、石灰石炭酸カルシウム(試料A)は、低い濁度値を示した。粒径の異なる2つの製品、たとえば試料DおよびEまたは試料FおよびGを比較した場合、驚くべきことに、平均粒径が大きくなればなるほど、より低い濁度が得られることが見出された。しかし予想通りに、平均粒径が小さくなればなるほど、最終アルカリ度および導電率は高くなる。   As can be seen from Table 8, when a sample is taken at the outlet of the tubular reactor, a high concentration calcium carbonate solution having maximum alkalinity is obtained when a precipitated calcium carbonate (PCC) product (sample H) is used. It was. However, the turbidity measured with this high concentration calcium carbonate solution is not the minimum value obtained in this series of tests. Compared to all marble products (samples D, E, F, G), calcium lime calcate (sample A) showed lower turbidity values. When comparing two products of different particle sizes, such as samples D and E or samples F and G, it was surprisingly found that the higher the average particle size, the lower the turbidity . However, as expected, the smaller the average particle size, the higher the final alkalinity and conductivity.

B.1.3 目標再ミネラル化濃度までの希釈:
目標の水品質を満足するために、高濃度炭酸カルシウム溶液を脱イオン水によって溶解させる。アルカリ度をCaCOとして45mg/Lまで低下させる目的で、希釈係数を高濃度炭酸カルシウムの初期アルカリ度に従って定義した。最終pHを5重量%NaOH溶液によって7.8まで調整し、最終濁度を測定した。
B. 1.3 Dilution to target remineralization concentration:
In order to meet the target water quality, a high concentration calcium carbonate solution is dissolved with deionized water. In order to reduce the alkalinity to 45 mg / L as CaCO 3 , the dilution factor was defined according to the initial alkalinity of the high concentration calcium carbonate. The final pH was adjusted to 7.8 with 5 wt% NaOH solution and the final turbidity was measured.

表9は、試料Aの高濃度CaCO溶液を脱イオン水に添加することによって(45mg/L CaCOの添加)得た、再ミネラル化水の異なる結果を示す。 Table 9 shows the different results of remineralized water obtained by adding the high concentration CaCO 3 solution of Sample A to deionized water (addition of 45 mg / L CaCO 3 ).

Figure 0006228619
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表9からわかるように、高濃度炭酸カルシウムを使用するこの再ミネラル化試験の最低濁度レベルは、0.39NTU(端数処理して0.4NTU)であった。残りの試験によって、0.8から1.0(0.97および1.03の端数処理した値)NTUのより高い濁度を得た。   As can be seen from Table 9, the minimum turbidity level for this remineralization test using high concentrations of calcium carbonate was 0.39 NTU (fractional 0.4 NTU). The remaining tests gave higher turbidity of 0.8 to 1.0 (0.97 and 1.03 rounded values) NTU.

それぞれのWHOガイドラインに従って、おそらく今後、最終飲用水中の可溶性マグネシウム化合物の含有量を約10mg/L Mgまで調整する必要性もある。   There is also a need to adjust the content of soluble magnesium compounds in the final potable water to about 10 mg / L Mg, according to the respective WHO guidelines.

溶液を管型反応装置に導入する前に、マグネシウム塩を炭酸カルシウムの試料Aと混合して、溶液中のMg含有量の調整を試みた。MgSOを可溶性Mg塩として選択したが、とりわけ農業用途に処理水を使用する場合は、水中の硫酸塩の最終レベルが許容範囲(200ppm未満)内になおとどまるべきことが述べられている。アルカリ度をCaCOとして45mg/Lまで低下させる目的で、希釈係数も高濃度炭酸カルシウムの初期アルカリ度に従って定義した。最終pHを5重量%NaOH溶液によって7.8まで調整し、最終濁度を測定した。 Prior to introducing the solution into the tubular reactor, the magnesium salt was mixed with calcium carbonate sample A to attempt to adjust the Mg content in the solution. Although MgSO 4 was selected as the soluble Mg salt, it is stated that the final level of sulfate in the water should still be within acceptable limits (less than 200 ppm), especially when using treated water for agricultural applications. For the purpose of reducing the alkalinity to 45 mg / L as CaCO 3 , the dilution factor was also defined according to the initial alkalinity of the high concentration calcium carbonate. The final pH was adjusted to 7.8 with 5 wt% NaOH solution and the final turbidity was measured.

表10は、試料Aの高濃度CaCO溶液および硫酸マグネシウムを脱イオン水に添加することによって(45mg/L CaCOの添加)得た、再ミネラル化水の異なる結果を示す。 Table 10 shows the different results of remineralized water obtained by adding high concentration CaCO 3 solution of Sample A and magnesium sulfate to deionized water (addition of 45 mg / L CaCO 3 ).

Figure 0006228619
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すべての飲用水の特性を評価するために、再ミネラル化水の一部の試料を水品質制御実験室に送付した。たとえば炭酸カルシウムのみを使用して得られ、最低濁度レベルを示した再ミネラル化水は、試験番号12および番号15から得た。炭酸カルシウムおよび硫酸マグネシウムの混合物を使用して得られ、最低濁度レベルを示した再ミネラル化水は、試験番号17から得た。これらの3種類の試料が、分析のためにオーストリアのCarinthian Institut for Food Analysis and Quality Controlに送付され、水試料は該機関によって飲用水品質に関する厳しいオーストリアのガイドラインおよび可溶性マグネシウムに関するWHOのガイドラインに適合していることが認められた。   In order to evaluate the characteristics of all potable water, some samples of remineralized water were sent to a water quality control laboratory. For example, remineralized water obtained using only calcium carbonate and showing the lowest turbidity level was obtained from Test Nos. 12 and 15. Remineralized water obtained using a mixture of calcium carbonate and magnesium sulfate and showing the lowest turbidity level was obtained from test number 17. These three samples were sent for analysis to the Carinthian Institute for Food Analysis and Quality Control in Austria, where the water samples meet the stringent Austrian guidelines for drinking water quality and the WHO guidelines for soluble magnesium. It was recognized that

表11は、試料Aの高濃度CaCO溶液を脱イオン水に添加することによって(45mg/L CaCOの添加)得た、再ミネラル化水の飲用水品質を示す。 Table 11 shows the drinking water quality of remineralized water obtained by adding the high concentration CaCO 3 solution of Sample A to deionized water (addition of 45 mg / L CaCO 3 ).

Figure 0006228619
Figure 0006228619

B.2 パイロット再ミネラル化ユニット2:
初期パイロット再ミネラル化試験後に、パイロット規模での新たな一連の試験を、2から7バールの圧力範囲、300から400L/時の間のRO水流量および1.1から5.5L/分の間のCO添加にて動作可能である別の再ミネラル化ユニットで行った。使用した二酸化炭素は、スイス、ダグマーレセンのパンガスAGによる「Kohlendioxid 3.0」として市販されている。純度は≧99.9体積%である。
B. 2 Pilot remineralization unit 2:
After the initial pilot remineralization test, a new series of pilot-scale tests were conducted with a pressure range of 2 to 7 bar, an RO water flow rate between 300 and 400 L / hr, and a CO flow between 1.1 and 5.5 L / min. This was done in a separate remineralization unit that was operable with 2 additions. The carbon dioxide used is commercially available as “Kohlendioxid 3.0” by Pangas AG, Dagmaresen, Switzerland. The purity is ≧ 99.9% by volume.

パイロットユニットは60L混合容器から成り、この中に粉末形のCaCOおよびRO水を定義された回数(すなわち1回を超えて)導入した。生じたCaCO溶液を次にミキサを通じて圧送し、ミキサではCOを定義された流量にて添加し、高濃度CaCO溶液をパイプに通過させて、CaCOを水に完全に溶解させた。管型反応装置内での滞留時間はおよそ45分間であり、定常状態に達したときに、生じた高濃度炭酸カルシウム溶液を管型反応装置の出口で収集して、pH、濁度、導電率およびアルカリ度について分析した。 The pilot unit consisted of a 60 L mixing vessel into which powdered CaCO 3 and RO water were introduced a defined number of times (ie more than once). The resulting CaCO 3 solution was then pumped through a mixer where CO 2 was added at a defined flow rate and the high concentration CaCO 3 solution was passed through a pipe to completely dissolve the CaCO 3 in water. The residence time in the tubular reactor is approximately 45 minutes, and when a steady state is reached, the resulting high concentration calcium carbonate solution is collected at the outlet of the tubular reactor to obtain pH, turbidity, conductivity. And analyzed for alkalinity.

B.2.1 異なる使用圧:
二酸化炭素(CO)による酸性条件下で炭酸カルシウムのRO水への溶解に対する圧力の効果について試験するために、上記の再ミネラル化パイロットユニットで異なる使用圧を試験した。先のパイロット試験からの結果に従って、RO水中で炭酸カルシウムの500mg/Lの初期濃度を調製し、生じた溶液をやや過剰のCOと共に添加した。異なる使用圧で行ったパイロット試験は、300L/時の流量を有し、圧力は2から7バールの間で変化させた。これらのパイロット試験に使用した炭酸カルシウムは、フランス産の石灰石(試料A)であった。
B. 2.1 Different working pressures:
To test for the effect of pressure on dissolution of calcium carbonate in RO water under acidic conditions with carbon dioxide (CO 2 ), different working pressures were tested in the above remineralization pilot unit. According to the results from the previous pilot test, an initial concentration of 500 mg / L of calcium carbonate was prepared in RO water and the resulting solution was added with a slight excess of CO 2 . Pilot tests conducted at different working pressures had a flow rate of 300 L / hr and the pressure was varied between 2 and 7 bar. The calcium carbonate used in these pilot tests was French limestone (Sample A).

表12は、異なる圧力における、3.3L/分の流量での、RO水中でCaCOの0.5g/Lの濃度を有する試料Aを使用したCO酸性化水での高濃度CaCO溶液の調製で得た異なる結果を示す。 Table 12 shows a high concentration CaCO 3 solution in CO 2 acidified water using Sample A with a concentration of 0.5 g / L of CaCO 3 in RO water at a flow rate of 3.3 L / min at different pressures. The different results obtained with the preparation of

Figure 0006228619
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これらのパイロット試験により、これらの試験条件下でより高い圧力によってCaCOの溶解が改善せず、試験を行ったより高い圧力に対してより高い濁度が生じることが示された。より高い圧力を使用した結果の1つは、CaCO溶液の温度上昇であり、これはポンプによるものである。したがって、パイロットユニットから出た再ミネラル化水はより高温であり、このことは水へのCOの溶解度に対して影響を有し得る。言い換えれば、水温が高ければ高いほど、水へのCOへの溶解度は低くなる。下の反応スキームの結果として:
CaCO+CO+HO→Ca2++2HCO
溶液への溶解CaCOはより少なく、次に未溶解CaCOの量のためにより高い濁度レベルがもたらされる。
These pilot tests showed that higher pressures under these test conditions did not improve the dissolution of CaCO 3 and resulted in higher turbidity for the higher pressures tested. One of the consequences of using higher pressure is the temperature rise of the CaCO 3 solution, which is due to the pump. Thus, the remineralized water leaving the pilot unit is hotter, which can have an impact on the solubility of CO 2 in the water. In other words, the higher the water temperature, solubility in CO 2 in water is low. As a result of the reaction scheme below:
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca 2+ + 2HCO 3
There is less dissolved CaCO 3 in solution, which in turn leads to higher turbidity levels due to the amount of undissolved CaCO 3 .

B.2.2 異なるCO 流量:
COの添加がRO水へのCaCOの溶解速度に対して大きな影響を有することが、大いに考えられる。したがって、CaCOの高濃度溶液の調製に関して、COの異なる流量を試験した。すべての試験は、定義された圧力での先の試験で記載したのと同じプロトコルを使用して、しかし異なるCO流量を用いて行った。
B. 2.2 Different CO 2 flow rates:
It is highly conceivable that the addition of CO 2 has a great influence on the dissolution rate of CaCO 3 in RO water. Therefore, different flow rates of CO 2 were tested for the preparation of high concentration solutions of CaCO 3 . All tests were performed using the same protocol as described in previous tests at defined pressures but with different CO 2 flow rates.

表13は、異なるCO流量を使用した5.5バールの圧力における、RO水中でCaCOの0.5g/Lの濃度を有する試料Aを使用したCO酸性化水での高濃度CaCO溶液の調製で得た異なる結果を示す。 Table 13 shows high concentration CaCO 3 in CO 2 acidified water using Sample A with a concentration of 0.5 g / L of CaCO 3 in RO water at a pressure of 5.5 bar using different CO 2 flow rates. The different results obtained with the solution preparation are shown.

Figure 0006228619
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表13に示した結果から、CO流量の上昇時に、試験条件下でのRO水へのCaCOの溶解度を改善できることがわかる。このことは、CO流量上昇時の、反応パイプ出口での導電率の上昇と濁度の低下から導くことができる。 From the results shown in Table 13, it can be seen that the solubility of CaCO 3 in RO water under the test conditions can be improved when the CO 2 flow rate is increased. This can be derived from an increase in conductivity and a decrease in turbidity at the reaction pipe outlet when the CO 2 flow rate is increased.

B.2.3 滞留時間:
CaCOの溶解が起きるように割り当てられた滞留時間についても試験を行った。この点に関して、1本のまたは順に連結された2本のパイプのどちらかを使用してパイロット試験を行った。この設定により、パイプ1本のおよそ45分から2本の連結されたパイプのおよそ90分へと滞留時間が2倍となり、したがって生じた濁度および導電率に対する滞留時間の影響を調べることができた。
B. 2.3 Residence time:
Tests were also conducted on the residence time assigned to cause dissolution of CaCO 3 . In this regard, pilot testing was performed using either one or two pipes connected in sequence. This setting doubled the residence time from approximately 45 minutes for one pipe to approximately 90 minutes for two connected pipes, thus allowing the effect of residence time on the resulting turbidity and conductivity to be investigated. .

表14は、異なる滞留時間に対して定義されたCO流量および圧力における、RO水中でCaCOの0.5g/Lの濃度を有する試料Aを使用したCO酸性化水での高濃度CaCO溶液の調製で得た異なる結果を示す。 Table 14, a high concentration CaCO at different residence CO in 2 flow and pressure defined for time, CO 2 acidified water using sample A having a concentration of 0.5 g / L of CaCO 3 in RO water The different results obtained with the preparation of the three solutions are shown.

Figure 0006228619
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表14に示す2セットの試験により、両方の試験条件、すなわち試験番号28および29ならびに試験番号30および31で、滞留時間がRO水へのCaCOの溶解に対して直接の効果を有することが明らかに示されている。滞留時間が長ければ長いほど、濁度が低くなり、それぞれ導電率が高くなることが明らかにわかる。 The two sets of tests shown in Table 14 indicate that the residence time has a direct effect on the dissolution of CaCO 3 in RO water under both test conditions, ie test numbers 28 and 29 and test numbers 30 and 31. It is clearly shown. It can clearly be seen that the longer the residence time, the lower the turbidity and the higher the respective conductivity.

C. 追加の実施例:大理石/石灰石
以下の実施例は、炭酸カルシウムの懸濁物へのCOの添加および残存する不溶分を除去するための生じた懸濁物の限外濾過膜での濾過による、逆浸透(RO)水での炭酸水素カルシウムの高濃度溶液の調製を示す。
C. Additional Examples: Marble / limestone The following examples are by addition of CO 2 to a suspension of calcium carbonate and filtration of the resulting suspension through an ultrafiltration membrane to remove residual insolubles. Figure 2 shows the preparation of a concentrated solution of calcium bicarbonate in reverse osmosis (RO) water.

2種類の炭酸カルシウム製品をこれらの物理的および化学的特性、すなわち炭酸塩岩石、平均粒径、不溶分含有率および比表面積に従って選択して、濾過した高濃度炭酸水素カルシウム溶液の最終濁度および導電率と相互に比較した。   Two types of calcium carbonate products are selected according to their physical and chemical properties, namely carbonate rock, average particle size, insoluble content and specific surface area, and the final turbidity of the filtered concentrated calcium bicarbonate solution and It was compared with conductivity.

以下の表15に、炭酸水素カルシウム溶液の調製のためにパイロット試験中に使用した異なる炭酸カルシウム製品についてまとめる。   Table 15 below summarizes the different calcium carbonate products used during pilot testing for the preparation of calcium bicarbonate solutions.

Figure 0006228619
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これらの試験に使用したRO水は、以下の平均品質を有している:   The RO water used for these tests has the following average quality:

Figure 0006228619
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C.1 パイロット規模の実施例:
以下の使用条件下の反応装置(rector)システムにおいて、パイロット規模の一連の試験を行った:
圧力:約2.5バール、流量:約300L/時、CO添加:3.3L/分
使用した二酸化炭素は、スイス、ダグマーレセンのパンガスAGによる「Kohlendioxid 3.0」として市販されている。純度は≧99.9体積%である。
C. 1 Pilot scale example:
A series of pilot-scale tests were conducted in a reactor system under the following conditions of use:
Pressure: about 2.5 bar, flow rate: about 300 L / hr, CO 2 addition: 3.3 L / min The carbon dioxide used is commercially available as “Kohlendioxid 3.0” by Pangas AG, Dagmaresen, Switzerland. The purity is ≧ 99.9% by volume.

反応器システムは60L混合タンクから成り、500から1000mg/L(0.05から0.1重量%)の炭酸カルシウム初期濃度を有するために、この中に粉末形のCaCOおよびRO水を定義された回数(すなわち1回を超えて)導入した。出発CaCO懸濁物を次にミキサを通じて圧送し、ミキサでは、以下の反応に従って炭酸カルシウムをRO水中へ溶解させるために、COを定義された流量で添加した:
CaCO3(s)+CO2(aq)+HO→Ca(HCO2(aq)
生じた懸濁物にパイプを通過させて、CaCOを水に完全に溶解させた。パイプ内での滞留時間はおよそ40分間であり、定常状態に達したときに、生じた懸濁物をパイプの出口で収集して、導電率および濁度を分析した。
The reactor system consists of a 60 L mixing tank and has a calcium carbonate initial concentration of 500 to 1000 mg / L (0.05 to 0.1 wt%) in which powdered forms of CaCO 3 and RO water are defined. Introduced (ie more than once). The starting CaCO 3 suspension was then pumped through a mixer where CO 2 was added at a defined flow rate to dissolve the calcium carbonate in RO water according to the following reaction:
CaCO 3 (s) + CO 2 (aq) + H 2 O → Ca (HCO 3 ) 2 (aq)
The resulting suspension was passed through a pipe to completely dissolve CaCO 3 in water. The residence time in the pipe was approximately 40 minutes, and when a steady state was reached, the resulting suspension was collected at the outlet of the pipe and analyzed for conductivity and turbidity.

生じた懸濁物を次に、可溶性物質を除去するために、インゲのdizzer P2514−0.5型の限外濾過膜を通じて圧送した。2種類の濾過方式、クロスフローおよびデッドエンドで試験を行った:前者の方式は、流量の2/3が再循環して、流量の1/3が膜を通過することに存し、後者は流量全体に限外濾過膜を通過させることに存する。   The resulting suspension was then pumped through an Inge dizzer P2514-0.5 type ultrafiltration membrane to remove soluble material. Tests were conducted with two different filtration schemes, crossflow and dead-end: the former scheme was that 2/3 of the flow rate was recirculated and 1/3 of the flow rate passed through the membrane, the latter being The entire flow rate is passed through an ultrafiltration membrane.

濾過した炭酸水素カルシウム溶液の導電率および濁度も分析し、初期供給炭酸カルシウム溶液およびタンクに再循環して戻った、未濾過の生じた懸濁物と比較した。   The conductivity and turbidity of the filtered calcium bicarbonate solution was also analyzed and compared to the unfiltered resulting suspension that was recycled back to the initial feed calcium carbonate solution and tank.

C.1.1 非常に純粋な炭酸カルシウムによる試験
供給(または出発)CaCO溶液を、逆浸透水中で、炭酸カルシウムの初期濃度が異なるが、COの化学量論的過剰量および滞留時間も異なる試料Aを用いて調製した。
C. 1.1 Test feed with very pure calcium carbonate (or starting) CaCO 3 solution in reverse osmosis water with different initial concentrations of calcium carbonate but different stoichiometric excess of CO 2 and residence time Prepared using A.

表16に、RO水中での炭酸水素カルシウム溶液(試料A)の調製のためのクロスフロー方式における使用条件を示す。   Table 16 shows the use conditions in the cross flow system for the preparation of the calcium bicarbonate solution (sample A) in RO water.

Figure 0006228619
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表17に、供給CaCO懸濁物(試料A)および生じた未濾過懸濁物および未濾過炭酸水素カルシウム溶液で得られた異なる結果を示す。 Table 17 shows the different results obtained with the feed CaCO 3 suspension (sample A) and the resulting unfiltered suspension and unfiltered calcium bicarbonate solution.

Figure 0006228619
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供給CaCO懸濁物の調製に使用した滞留時間は、濾過済み炭酸水素カルシウム溶液(試験1および2)の導電率および濁度に影響を及ぼさなかった。このことは、限外濾過を可溶性部分の最終除去に使用する場合に、炭酸水素カルシウム溶液の調製に、より短い滞留時間も使用できることを意味している。タンクに再循環させた、生じた未濾過懸濁物は、供給CaCO懸濁物より著しく低い濁度レベルを示し、再循環が続く間、低下を続けた。 The residence time used to prepare the feed CaCO 3 suspension did not affect the conductivity and turbidity of the filtered calcium bicarbonate solution (Tests 1 and 2). This means that shorter residence times can be used to prepare the calcium bicarbonate solution when ultrafiltration is used for the final removal of the soluble portion. The resulting unfiltered suspension that was recirculated to the tank showed significantly lower turbidity levels than the feed CaCO 3 suspension and continued to decline as the recirculation continued.

供給CaCO懸濁物の初期濃度を上昇させることによって、CO過剰量がより少なくても(試験3)、濾過済み炭酸水素カルシウム溶液の導電率レベルがより高くなることが示された。この試験での供給CaCO懸濁物の200から240NTUというきわめて高い濁度レベルは、限外濾過後に生じた最終濁度に影響を及ぼさず、たとえば0.8NTU未満であった。 Increasing the initial concentration of the feed CaCO 3 suspension has been shown to increase the conductivity level of the filtered calcium bicarbonate solution even with a lower CO 2 excess (Test 3). The very high turbidity level of 200 to 240 NTU of the feed CaCO 3 suspension in this test did not affect the final turbidity produced after ultrafiltration, for example below 0.8 NTU.

C.1.2 高い不溶分含有率を含有する炭酸カルシウムによる試験
供給CaCO懸濁物は、40分の滞留時間、6および3倍のCOの化学量論的過剰量ならびにクロスフローまたはデッドエンドモードのどちらかで、逆浸透水中で炭酸カルシウムの初期濃度が異なる試料Bを用いて調製した。
C. 1.2 Test feed CaCO 3 suspension with calcium carbonate containing high insolubles content has a residence time of 40 minutes, 6 and 3 times the stoichiometric excess of CO 2 and crossflow or dead-end mode In either case, sample B was prepared using different initial concentrations of calcium carbonate in reverse osmosis water.

表18に、試料Bを使用したRO水での炭酸水素カルシウム溶液の調製のための使用条件を示す。   Table 18 shows the use conditions for the preparation of calcium bicarbonate solution in RO water using Sample B.

Figure 0006228619
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表19に、試料Bを用いて調製した供給CaCO懸濁物および生じた懸濁物ならびに濾過済み炭酸水素カルシウム溶液で得られた異なる結果を示す。 Table 19 shows the different results obtained with the feed CaCO 3 suspension and the resulting suspension prepared with Sample B and the filtered calcium bicarbonate solution.

Figure 0006228619
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試験2および4を比較すると、試料Bの高い不溶分含有率は供給CaCO懸濁物の濁度に対する影響のみを明らかに有し、すなわち試料Aを用いて調製した供給CaCO懸濁物では濁度が27から32NTUであり、試料Bを用いて調製した供給CaCO懸濁物では濁度が52から61NTUであった。しかし濾過済みの炭酸水素カルシウム溶液の最終導電率および濁度は同様であり、どちらの濾過炭酸水素カルシウム溶液でも最大濁度レベルが0.7から0.8NTUであり、導電率が695から705μS/cmであった。 Comparing tests 2 and 4, the high insoluble content of sample B clearly only has an effect on the turbidity of the feed CaCO 3 suspension, ie for the feed CaCO 3 suspension prepared with sample A The turbidity was 27 to 32 NTU, and the turbidity was 52 to 61 NTU for the feed CaCO 3 suspension prepared using Sample B. However, the final conductivity and turbidity of the filtered calcium bicarbonate solution are similar, with either filtered calcium bicarbonate solution having a maximum turbidity level of 0.7 to 0.8 NTU and a conductivity of 695 to 705 μS / cm.

試験3および5を比較した場合、試料Bの高い不溶分含有率は、両方の供給CaCO懸濁物の濁度および導電率のどちらか一方に影響を有さないことが明らかであり、すなわち濁度レベルは200から240NTU、導電率レベルは870から890μS/cmであった。これは、両方の供給懸濁物中に存在する溶解していないCaCOがあまりに多いので、これがおそらくほぼすべての濁度を生じさせ、原料に由来する可溶性部分は、これらの条件下では濁度に対する影響を有さないためである。 When comparing tests 3 and 5, it is clear that the high insoluble content of sample B has no effect on either turbidity or conductivity of both feed CaCO 3 suspensions, ie The turbidity level was 200 to 240 NTU and the conductivity level was 870 to 890 μS / cm. This is because there is so much undissolved CaCO 3 present in both feed suspensions that this probably gives rise to almost all turbidity, and the soluble part derived from the raw material is turbid under these conditions. This is because it has no influence on

濾過済みの炭酸水素カルシウム溶液も同様の最終導電率および濁度レベルを示し、最大濁度レベルは0.7から0.8NTU、導電率は870から880μS/cmであった。これらの結果により、限外濾過を使用する場合に、原料の不溶分含有率が炭酸水素カルシウム溶液の最終品質に影響を及ぼさないことが確認される。   The filtered calcium bicarbonate solution also showed similar final conductivity and turbidity levels, with a maximum turbidity level of 0.7 to 0.8 NTU and conductivity of 870 to 880 μS / cm. These results confirm that the insoluble content of the raw material does not affect the final quality of the calcium bicarbonate solution when using ultrafiltration.

最後に、デッドエンド濾過モードによって、試験5の試験期間中にいずれの著しい変化も見られず、クロスフロー濾過モードを使用した試験と比べて同様の結果が得られた。   Finally, the dead-end filtration mode did not show any significant change during the test period of test 5, and similar results were obtained compared to the test using the crossflow filtration mode.

Claims (26)

水の再ミネラル化のための方法であって:
a)供給水を提供するステップ、
b)溶解炭酸カルシウムおよびその反応種を含む炭酸カルシウムの水溶液を提供するステップ、ならびに
c)ステップa)の供給水とステップb)の炭酸カルシウム水溶液を合せるステップ
を含み、ステップb)の炭酸カルシウムの水溶液が、
A)第1のステップで炭酸カルシウムの水性懸濁物を調製して、ならびに第2のステップで:(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸、または(iii)酸、のいずれかを炭酸カルシウムの水性懸濁物に導入するステップ、または
B)第1のステップで:(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸、または(iii)酸、のいずれかを炭酸カルシウムの溶液の調製に使用される水に導入して、次に第2のステップで、乾燥形のもしくは懸濁物のどちらかの炭酸カルシウムを水に導入するステップ、または
C)炭酸カルシウムの懸濁物と、(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸、または(iii)酸、のいずれかを同時に導入するステップ
のうちの1つのステップによって調製されたものであり、且つ
ステップb)の炭酸カルシウムの水溶液の調製に使用する炭酸カルシウムが、0.1から100μmの重量中央粒径d50を有し、且つ
再ミネラル化水が、1.0NTUより低い濁度値を有する
方法。
A method for remineralization of water comprising:
a) providing feed water;
b) providing an aqueous solution of calcium carbonate containing dissolved calcium carbonate and its reactive species; and c) combining the feed water of step a) with the aqueous calcium carbonate solution of step b), Aqueous solution
A) preparing an aqueous suspension of calcium carbonate in a first step, and in a second step: (i) a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and an acid, or (iii) an acid, Introducing into an aqueous suspension of calcium carbonate, or B) in a first step: (i) a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and an acid, or (iii) an acid Introducing either into the water used to prepare the solution of calcium carbonate and then introducing in a second step either dry or suspended calcium carbonate into the water, or C) Of simultaneously introducing a suspension of calcium carbonate and either (i) a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and an acid, or (iii) an acid. One of has been prepared by the steps, and calcium carbonate to be used in the preparation of an aqueous solution of calcium carbonate in step b) has a 100μm weight median particle size d 50 from 0.1, is and remineralization Kamizu A method having a turbidity value lower than 1.0 NTU.
請求項1に記載の方法であって、溶液中の炭酸カルシウムの濃度が、溶液の総重量に基づいて、0.1から1g/Lである、方法。   The method of claim 1, wherein the concentration of calcium carbonate in the solution is 0.1 to 1 g / L based on the total weight of the solution. 請求項1に記載の方法であって、溶液中の炭酸カルシウムの濃度が、溶液の総重量に基づいて、0.3から0.8g/Lである、方法。   The method of claim 1, wherein the concentration of calcium carbonate in the solution is from 0.3 to 0.8 g / L based on the total weight of the solution. 請求項1から3のいずれかに記載の方法であって、ステップb)の炭酸カルシウムの水溶液の調製に使用する炭酸カルシウムが、0.5から50μmの重量中央粒径d50を有し、または前記炭酸カルシウムが、1から50μmの重量中央粒径d50を有する、方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, calcium carbonate used in the preparation of an aqueous solution of calcium carbonate in step b) has a weight median particle size d 50 of 50μm from 0.5, or The method wherein the calcium carbonate has a weight median particle size d 50 of 1 to 50 μm. 請求項1から3のいずれかに記載の方法であって、ステップb)の炭酸カルシウムの水溶液の調製に使用する炭酸カルシウムが、2から10μmの重量中央粒径d50を有し、または前記炭酸カルシウムが、5から15μmの重量中央粒径d50を有する、方法。 The method according to any one of claims 1 to 3, calcium carbonate used in the preparation of an aqueous solution of calcium carbonate in step b) is from 2 has a weight median particle size d 50 of 10 [mu] m, or the carbonate The method wherein the calcium has a weight median particle size d 50 of 5 to 15 μm. 請求項1から5のいずれかに記載の方法であって、炭酸カルシウムが、粉砕炭酸カルシウム、修飾炭酸カルシウム、または沈降炭酸カルシウム、またはそれらの混合物である方法。   6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein the calcium carbonate is ground calcium carbonate, modified calcium carbonate, precipitated calcium carbonate, or a mixture thereof. 請求項1から6のいずれかに記載の方法であって、得られた再ミネラル化水が、15から200mg/Lの炭酸カルシウムとしてのカルシウム濃度を有する、方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the remineralized water obtained has a calcium concentration as calcium carbonate of 15 to 200 mg / L. 請求項1から6のいずれかに記載の方法であって、得られた再ミネラル化水が、30から150mg/Lの炭酸カルシウムとしてのカルシウム濃度を有する、方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the remineralized water obtained has a calcium concentration as calcium carbonate of 30 to 150 mg / L. 請求項1から8のいずれかに記載の方法であって、ステップb)の溶液が、マグネシウム、カリウムまたはナトリウムを含有する無機物をさらに含む、方法。   9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the solution of step b) further comprises an inorganic material containing magnesium, potassium or sodium. 請求項1から8のいずれかに記載の方法であって、ステップb)の溶液が、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウムマグネシウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、炭酸水素カリウム、または炭酸水素ナトリウムを含有する無機物をさらに含む、方法。   9. The method according to any one of claims 1 to 8, wherein the solution of step b) further comprises an inorganic substance containing magnesium carbonate, calcium carbonate, magnesium oxide, magnesium sulfate, potassium bicarbonate, or sodium bicarbonate. Including. 請求項9または10に記載の方法であって、得られた再ミネラル化水が、5から25mg/Lのマグネシウム濃度を有する、方法。   11. A method according to claim 9 or 10, wherein the remineralized water obtained has a magnesium concentration of 5 to 25 mg / L. 請求項9または10に記載の方法であって、得られた再ミネラル化水が、5から15mg/Lのマグネシウム濃度を有する、方法。   11. A method according to claim 9 or 10, wherein the remineralized water obtained has a magnesium concentration of 5 to 15 mg / L. 請求項1から12のいずれかに記載の方法であって、再ミネラル化水が、−1から2のランゲリア飽和指数を有する、方法。   13. A method according to any of claims 1 to 12, wherein the remineralized water has a Langeria saturation index of -1 to 2. 請求項1から12のいずれかに記載の方法であって、再ミネラル化水が、−0.5から0.5のランゲリア飽和指数を有する、方法。   13. A method according to any of claims 1 to 12, wherein the remineralized water has a Langeria saturation index of -0.5 to 0.5. 請求項1から14のいずれかに記載の方法であって、再ミネラル化水が、5未満のシルト密度指数SDI15を有する、方法。 15. The method according to any of claims 1 to 14, wherein the remineralized water has a silt density index SDI 15 of less than 5. 請求項1から14のいずれかに記載の方法であって、再ミネラル化水が、4未満のシルト密度指数SDI15を有する、方法。 15. The method according to any of claims 1 to 14, wherein the remineralized water has a silt density index SDI 15 of less than 4. 請求項1から16のいずれかに記載の方法であって、再ミネラル化水が、4未満の膜ファウリング指数MFI0.45を有する、方法。 17. A method according to any of claims 1 to 16, wherein the remineralized water has a membrane fouling index MFI 0.45 of less than 4. 請求項1から16のいずれかに記載の方法であって、再ミネラル化水が、2.5未満の膜ファウリング指数MFI0.45を有する、方法。 17. A method according to any of claims 1 to 16, wherein the remineralized water has a membrane fouling index MFI 0.45 of less than 2.5. 請求項1から18のいずれかに記載の方法であって、供給水が、脱塩された海水、汽水もしくは塩水、処理済み廃水、または天然水である、方法。   19. A method according to any of claims 1 to 18, wherein the feed water is desalted sea water, brackish water or salt water, treated waste water, or natural water. 請求項1から19のいずれかに記載の方法であって、再ミネラル化水が供給水とブレンドされる、方法。   20. A method according to any preceding claim, wherein the remineralized water is blended with the feed water. 請求項1から20のいずれかに記載の方法であって、粒子除去ステップをさらに含む、方法。   21. The method according to any of claims 1 to 20, further comprising a particle removal step. 請求項1から21のいずれかに記載の方法であって、
d)再ミネラル化水のパラメータ値を測定するステップであって、パラメータが、再ミネラル化水のアルカリ度、総硬度、導電率、カルシウム濃度、pH、CO濃度、総溶解固形分、および濁度を含む群から選択される、ステップ、
e)測定したパラメータ値を所定のパラメータ値と比較するステップ、ならびに
f)測定値と所定のパラメータ値との間の差に基づいて、炭酸カルシウム溶液の注入量を提供するステップ
をさらに含む、方法。
A method according to any of claims 1 to 21, comprising
d) measuring the parameter values of the remineralized water, the parameters being alkalinity, total hardness, conductivity, calcium concentration, pH, CO 2 concentration, total dissolved solids, and turbidity of the remineralized water A step selected from the group comprising degrees,
e) comparing the measured parameter value with the predetermined parameter value; and f) providing an injection amount of the calcium carbonate solution based on the difference between the measured value and the predetermined parameter value. .
請求項22に記載の方法であって、所定のパラメータ値がpH値であり、前記pH値が5.5から9である、方法。   23. The method according to claim 22, wherein the predetermined parameter value is a pH value, and the pH value is 5.5 to 9. 請求項22に記載の方法であって、所定のパラメータ値がpH値であり、前記pH値が7から8.5である、方法。   23. The method according to claim 22, wherein the predetermined parameter value is a pH value and the pH value is 7 to 8.5. 水と炭酸カルシウムの水溶液を合わせることを含む、水の再ミネラル化のための炭酸カルシウムの水溶液の使用であって、
炭酸カルシウムの水溶液が、
A)第1のステップで炭酸カルシウムの水性懸濁物を調製して、ならびに第2のステップで:(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸、または(iii)酸、のいずれかを炭酸カルシウムの水性懸濁物に導入するステップ、または
B)第1のステップで:(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸、または(iii)酸、のいずれかを炭酸カルシウムの溶液の調製に使用される水に導入して、次に第2のステップで、乾燥形のもしくは懸濁物のどちらかの炭酸カルシウムを水に導入するステップ、または
C)炭酸カルシウムの懸濁物と、(i)二酸化炭素発生化合物、(ii)二酸化炭素発生化合物および酸、または(iii)酸、のいずれかを同時に導入するステップ
のうちの1つのステップによって調製されたものであり、且つ
炭酸カルシウムの水溶液の調製に使用する炭酸カルシウムが、0.1から100μmの重量中央粒径d50を有し、且つ
再ミネラル水が、1.0NUTよりも低い濁度値を有するものである、使用。
Use of an aqueous solution of calcium carbonate for remineralization of water, comprising combining an aqueous solution of water and calcium carbonate,
An aqueous solution of calcium carbonate
A) preparing an aqueous suspension of calcium carbonate in a first step, and in a second step: (i) a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and an acid, or (iii) an acid, Introducing into an aqueous suspension of calcium carbonate, or B) in a first step: (i) a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and an acid, or (iii) an acid Introducing either into the water used to prepare the solution of calcium carbonate and then introducing in a second step either dry or suspended calcium carbonate into the water, or C) Of simultaneously introducing a suspension of calcium carbonate and either (i) a carbon dioxide generating compound, (ii) a carbon dioxide generating compound and an acid, or (iii) an acid. One of has been prepared by the steps, and calcium carbonate to be used in the preparation of an aqueous solution of calcium carbonate has a 100μm weight median particle size d 50 from 0.1, and
Remineralization water, is to have a lower turbidity values than 1.0NUT, used.
請求項25に記載の使用であって、再ミネラル化水が、飲用水、レクリエーション用水、加工用途のための工業用水、灌漑水、または帯水層もしくは井戸灌養用の水から選択される、使用。   26. The use according to claim 25, wherein the remineralized water is selected from potable water, recreational water, industrial water for processing applications, irrigation water, or aquifer or well irrigation water. use.
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